JP2001337147A - Magnetic field sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ホール素子と、ホ
ール素子の出力電圧を増幅する増幅器とを具備し、設置
された場所の磁界を検知して、検知した磁界の強さに応
じた信号を出力する磁界センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a Hall element and an amplifier for amplifying an output voltage of the Hall element, detects a magnetic field at a place where the Hall element is installed, and outputs a signal corresponding to the strength of the detected magnetic field. The present invention relates to a magnetic field sensor that outputs
【0002】[0002]
【従来の技術】バイポーラICやCMOSICによって
構成される典型的な磁界センサは、磁界の強さに比例し
た出力電圧を出力するホール素子と、ホール素子の出力
電圧を増幅する増幅器と、増幅器の出力電圧を所定の基
準電圧と比較して比較結果を出力する比較器と備え、磁
界センサが設置された場所の磁界が一定の基準より強い
か弱いかに応じて2値(0または1、ハイレベルまたは
ローレベル)の信号を出力するようになっている。2. Description of the Related Art A typical magnetic field sensor constituted by a bipolar IC or a CMOS IC includes a Hall element for outputting an output voltage proportional to the strength of a magnetic field, an amplifier for amplifying an output voltage of the Hall element, and an output of the amplifier. A comparator for comparing the voltage with a predetermined reference voltage and outputting a comparison result, wherein a binary value (0 or 1, a high level or a high level) is determined according to whether the magnetic field at the place where the magnetic field sensor is installed is stronger or weaker than a certain reference. (Low level) signal.
【0003】また、別の磁界センサとしては、同様のホ
ール素子と増幅器とを備え、増幅器の出力に基づいてア
ナログの信号を出力するものもある。Another magnetic field sensor includes a similar Hall element and an amplifier, and outputs an analog signal based on the output of the amplifier.
【0004】上記のような何れの磁界センサも、磁界の
強さに応じた正確な比較結果またはアナログ信号を得る
ためには、増幅器から出力される信号に含まれるオフセ
ット信号成分を抑制して、磁界センサ(製品)ごとに増
幅器から出力される信号のばらつきを小さく抑える必要
がある。上記オフセット信号成分が生じる主要な要因
は、ホール素子の出力電圧に含まれるオフセット信号成
分(以下「素子オフセット電圧」と呼ぶ。)と、増幅器
(一般には差動増幅器)の入力端子において存在するオ
フセット信号成分(以下「入力オフセット電圧」と呼
ぶ。)である。前者は、ホール素子本体がパッケージか
ら受ける応力等によって発生する。また、後者は、増幅
器の入力回路を構成する素子の特性のばらつき等によっ
て発生する。以下、これらのオフセット信号成分を抑制
する従来の技術について説明する。 (従来の技術1)上記素子オフセット電圧による影響を
低減する技術については、例えば米国特許第4,03
7,150号に開示されたものが知られている。すなわ
ち、磁界センサに用いられるホール素子は、一般に、図
6に示すホール素子61のように、4つの端子A・A’
・B・B’に関して幾何学的に等価な形状の板状に形成
されている。ここで、幾何学的に等価な形状とは、同図
に示す四角形のホール素子61のように、同図に示す状
態での形状と、これを90度回転させた状態(A−A’
がB−B’に一致するように回転した状態)での形状と
が同一であることを意味する。このようなホール素子6
1の端子A・A’間に電源電圧を印加したときに端子B
・B’間に生じる電圧と、端子B・B’間に電源電圧を
印加したときに端子A・A’間に生じる電圧とでは、磁
界の強さに応じた有効信号成分は同相で、素子オフセッ
ト電圧は逆相となる。そこで、スイッチ回路62を介し
て、図示しない電源からの電源電圧をホール素子61の
端子A・A’間および端子B・B’間に順次印加すると
ともに、端子B・B’間および端子A・A’間の電圧を
素子出力電圧として取り出し、これら2つの素子出力電
圧の平均をとることにより、素子オフセット電圧を相殺
して有効信号成分だけを得ることができる。 (従来の技術2)また、素子オフセット電圧による影響
を低減するとともに、増幅器において生じる入力オフセ
ット電圧による影響をも低減し得る磁界センサとして
は、特開平8−201491に開示されたものが知られ
ている。この磁界センサは、図7に示すように、ホール
素子61、スイッチ回路62、電圧電流変換増幅器64
・65、記憶素子としてのキャパシタ66・67、スイ
ッチ68・69、および抵抗70が設けられて構成され
ている。上記電圧電流変換増幅器64・65は、高い入
出力インピーダンスを有し、入力された電圧を電流に変
換して出力するものである。上記スイッチ68は、図8
のタイミングチャートに示す第1の位相信号(a)にお
ける第1の位相のパルスに応じて閉じる一方、スイッチ
69は、第2の位相信号(b)における第2の位相のパ
ルスに応じて閉じるようになっている。また、スイッチ
回路62は、上記第1の位相のパルス、および第2の位
相のパルスに応じて、後述するように、図示しない電源
および電圧電流変換増幅器64と、ホール素子61の各
端子A・A’・B・B’との接続を切り替えるようにな
っている。すなわち、この磁界センサは、以下のよう
に、上記第1、第2の位相のパルスに対応する第1、第
2のタイミングの2ステップの動作によって、磁界の強
さに応じた電圧を出力するようになっている。In order to obtain an accurate comparison result or an analog signal corresponding to the strength of a magnetic field, any of the magnetic field sensors described above suppresses an offset signal component included in a signal output from an amplifier, It is necessary to reduce the variation in the signal output from the amplifier for each magnetic field sensor (product). The main causes of the offset signal component are an offset signal component (hereinafter referred to as an “element offset voltage”) included in the output voltage of the Hall element and an offset signal present at an input terminal of an amplifier (generally, a differential amplifier). Signal component (hereinafter referred to as “input offset voltage”). The former is caused by stress or the like that the Hall element body receives from the package. The latter is caused by variations in characteristics of elements constituting an input circuit of the amplifier. Hereinafter, a conventional technique for suppressing these offset signal components will be described. (Prior Art 1) A technique for reducing the influence of the element offset voltage is described in, for example, US Pat.
No. 7,150 is known. That is, a Hall element used in a magnetic field sensor generally has four terminals A and A ′, as in a Hall element 61 shown in FIG.
-It is formed in a plate shape having a geometrically equivalent shape with respect to BB. Here, the geometrically equivalent shape refers to the shape in the state shown in FIG. 2 like the rectangular Hall element 61 shown in FIG.
Is rotated to match BB ′). Such a Hall element 6
When a power supply voltage is applied between terminals A and A '
The effective signal component corresponding to the strength of the magnetic field is in phase between the voltage generated between B ′ and the voltage generated between terminals A and A ′ when a power supply voltage is applied between terminals BB and B ′. The offset voltage has the opposite phase. Therefore, a power supply voltage from a power supply (not shown) is sequentially applied between the terminals A and A 'and between the terminals BB and B' of the Hall element 61 via the switch circuit 62, and between the terminals B and B 'and between the terminals A and B'. The voltage between A 'is taken out as the element output voltage, and by taking the average of these two element output voltages, the element offset voltage can be canceled to obtain only the effective signal component. (Prior Art 2) A magnetic field sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201491 is known as a magnetic field sensor capable of reducing the influence of an element offset voltage and also reducing the influence of an input offset voltage generated in an amplifier. I have. As shown in FIG. 7, the magnetic field sensor includes a Hall element 61, a switch circuit 62, and a voltage-current conversion amplifier 64.
65, capacitors 66 and 67 as storage elements, switches 68 and 69, and a resistor 70 are provided. The voltage-current conversion amplifiers 64 and 65 have a high input / output impedance, and convert an input voltage into a current and output the current. The switch 68 shown in FIG.
The switch 69 closes in response to the pulse of the second phase in the second phase signal (b) while closing in response to the pulse of the first phase in the first phase signal (a) shown in the timing chart of FIG. It has become. In addition, according to the pulse of the first phase and the pulse of the second phase, the switch circuit 62 includes a power supply and a voltage-current conversion amplifier 64 (not shown) and terminals A and The connection with A ', BB, and B' is switched. That is, this magnetic field sensor outputs a voltage corresponding to the strength of the magnetic field by the two-step operation of the first and second timings corresponding to the pulses of the first and second phases as described below. It has become.
【0005】まず、第1のタイミングでは、スイッチ回
路62を介して、ホール素子61の端子A・A’間に電
源電圧が印加されるとともに、端子B・B’間の電圧V
hが電圧電流変換増幅器64に入力される。そこで、電
圧電流変換増幅器64からは、下記式(1)に示すよう
に、端子B・B’間の電圧Vhと入力オフセット電圧V
offとの和に比例した電流IOUT1が出力される。First, at a first timing, a power supply voltage is applied between the terminals A and A ′ of the Hall element 61 and a voltage V between the terminals BB and B ′ via the switch circuit 62.
h is input to the voltage-current conversion amplifier 64. Therefore, as shown in the following equation (1), the voltage Vh between the terminals BB and the input offset voltage V
The current IOUT1 is output in proportion to the sum of the current IOFF and the current IOUT1.
【0006】 IOUT1=α(Vh+Voff) (1) ここで、αは電圧電流変換増幅器64の相互コンダクタ
ンス(電圧から電流への変換係数である比例定数)、V
hはホール素子61の端子B・B’間の電圧(電圧電流
変換増幅器64への入力電圧)、Voffは電圧電流変
換増幅器64の入力オフセット電圧である。IOUT1 = α (Vh + Voff) (1) where α is the transconductance of the voltage-to-current conversion amplifier 64 (proportional constant which is a conversion coefficient from voltage to current), V
h is the voltage between the terminals B and B ′ of the Hall element 61 (the input voltage to the voltage-current conversion amplifier 64), and Voff is the input offset voltage of the voltage-current conversion amplifier 64.
【0007】また、この第1のタイミングでは、スイッ
チ68・68が閉じる一方、スイッチ69・69が開く
ことにより、上記電圧電流変換増幅器64から出力され
た電流IOUT1がキャパシタ66・67に流れ込み、
キャパシタ66・67が充電されて充電電圧が発生す
る。これらのキャパシタ66・67の充電電圧の差電圧
は、電圧電流変換増幅器65に入力され、電圧電流変換
増幅器65からは、上記充電電圧の差電圧に比例した大
きさで、電圧電流変換増幅器64とは逆方向(キャパシ
タ66・67への充電電流を打ち消す方向)の電流が出
力される。この電流はキャパシタ66・67の充電が進
むにつれて大きくなり、やがて電圧電流変換増幅器64
の出力電流と同じ大きさ、すなわち電圧電流変換増幅器
64から出力された電流が全て電圧電流変換増幅器65
に引き込まれるようになると、キャパシタ66・67へ
の充電電流が0になって平衡状態となる。このときに電
圧電流変換増幅器65から出力される電流IOUT2
は、下記式(2)のようにIOUT1と逆極性で絶対値
が等しい電流になる。At the first timing, while the switches 68 are closed and the switches 69 are opened, the current IOUT1 output from the voltage-to-current conversion amplifier 64 flows into the capacitors 66 and 67.
The capacitors 66 and 67 are charged to generate a charging voltage. The difference voltage between the charging voltages of the capacitors 66 and 67 is input to the voltage-to-current conversion amplifier 65, and is output from the voltage-to-current conversion amplifier 65 in a magnitude proportional to the difference voltage between the charging voltages. Outputs a current in the reverse direction (direction for canceling the charging current to the capacitors 66 and 67). This current increases as the charging of the capacitors 66 and 67 progresses, and eventually the voltage-current conversion amplifier 64
, Ie, all the currents output from the voltage-to-current conversion amplifier 64 are
, The charging current to the capacitors 66 and 67 becomes 0, and the capacitors 66 and 67 are in an equilibrium state. At this time, the current IOUT2 output from the voltage-current conversion amplifier 65
Is a current having the opposite polarity and the same absolute value as IOUT1 as in the following equation (2).
【0008】 IOUT2=−α(Vh+Voff) (2) 次に、第2のタイミングでは、スイッチ68・68が開
き、スイッチ69・69が閉じる。そこで、キャパシタ
66・67に蓄積された電荷はそのまま保持され(した
がって充電電圧も維持され)、電圧電流変換増幅器65
は上記出力電流IOUT2を流し続ける。また、この第
2のタイミングでは、スイッチ回路62を介して、ホー
ル素子61の端子B・B’間に電源電圧が印加されると
ともに、上記第1のタイミングとは逆極性となるように
端子A・A’間の電圧−Vh’が電圧電流変換増幅器6
4に入力される。そこで、電圧電流変換増幅器64から
は、下記式(3)に示す電流IOUT3が出力される。IOUT2 = −α (Vh + Voff) (2) Next, at a second timing, the switches 68 and 68 are opened and the switches 69 and 69 are closed. Therefore, the charges stored in the capacitors 66 and 67 are held as they are (therefore, the charging voltage is also maintained), and the voltage-current conversion amplifier 65
Keeps the output current IOUT2 flowing. At the second timing, the power supply voltage is applied between the terminals B and B 'of the Hall element 61 via the switch circuit 62, and the terminal A is turned to the opposite polarity to the first timing. The voltage −Vh ′ between A ′ is a voltage-current conversion amplifier 6
4 is input. Therefore, the current IOUT3 shown in the following equation (3) is output from the voltage-current conversion amplifier 64.
【0009】 IOUT3=α(−Vh’+Voff) (3) すなわち、入力オフセット電圧Voffの影響は入力電
圧の極性に係らず第1のタイミングと同じなので、この
電圧電流変換増幅器64の出力電流IOUT3は、第1
のタイミングとは逆極性の端子A・A’間の電圧−V
h’と入力オフセット電圧Voffとの和に比例した電
流となる。IOUT3 = α (−Vh ′ + Voff) (3) That is, since the influence of the input offset voltage Voff is the same as the first timing regardless of the polarity of the input voltage, the output current IOUT3 of the voltage-current conversion amplifier 64 is , First
-V between the terminals A and A 'having the opposite polarity to the timing
The current is proportional to the sum of h ′ and the input offset voltage Voff.
【0010】上記電圧電流変換増幅器64の出力電流I
OUT3と電圧電流変換増幅器65の出力電流IOUT
2との合計の電流がスイッチ69・69を介して抵抗7
0に流れ、この抵抗70の両端の電圧が磁界センサの出
力電圧Vとなる。それゆえ、下記式(4)に示すよう
に、入力オフセット電圧Voffの影響を相殺した出力
電圧Vが得られる。また、この出力電圧Vにおいては、
第1、第2のタイミングでのホール素子61からの出力
電圧Vh、Vh’が加算されるので、前記従来の技術1
で米国特許第4,037,150号について説明したよ
うに、素子オフセット電圧による影響も相殺される。The output current I of the voltage-to-current conversion amplifier 64 is
OUT3 and the output current IOUT of the voltage-current conversion amplifier 65
2 is connected to the resistor 7 via the switches 69
0, and the voltage across the resistor 70 becomes the output voltage V of the magnetic field sensor. Therefore, as shown in the following equation (4), an output voltage V in which the influence of the input offset voltage Voff is canceled is obtained. Also, at this output voltage V,
Since the output voltages Vh and Vh ′ from the Hall element 61 at the first and second timings are added,
As described in U.S. Pat. No. 4,037,150, the influence of the element offset voltage is also canceled.
【0011】 V=(IOUT2+IOUT3)×R=−α(Vh+Vh’)×R (4) (従来の技術3)また、素子オフセット電圧、および入
力オフセット電圧による影響を低減し得る別の磁界セン
サとして、次のようなものも知られている。この磁界セ
ンサは、図9に示すように、ホール素子61、スイッチ
回路62、電圧増幅器71、記憶素子としての互いに等
しい容量のキャパシタ72・73、およびスイッチ74
〜76が設けられて構成されている。上記スイッチ74
〜76は、それぞれ、図10に示す第1〜第3の位相信
号(a)〜(c)における第1〜第3の位相のパルスに
応じて閉じるようになっている。すなわち、この磁界セ
ンサは、以下のように、上記第1〜第3の位相のパルス
に対応する第1〜第3のタイミングの3ステップの動作
によって、磁界の強さに応じた電圧を出力するようにな
っている。V = (IOUT2 + IOUT3) × R = −α (Vh + Vh ′) × R (4) (Prior art 3) Further, as another magnetic field sensor capable of reducing the effects of the element offset voltage and the input offset voltage, The following are also known. As shown in FIG. 9, this magnetic field sensor includes a Hall element 61, a switch circuit 62, a voltage amplifier 71, capacitors 72 and 73 having the same capacity as a storage element, and a switch 74.
To 76 are provided. Switch 74
To 76 are closed in accordance with the first to third phase pulses in the first to third phase signals (a) to (c) shown in FIG. 10, respectively. That is, the magnetic field sensor outputs a voltage corresponding to the strength of the magnetic field by the three-step operation of the first to third timings corresponding to the pulses of the first to third phases as described below. It has become.
【0012】まず、第1のタイミングでは、前記従来の
技術2と同様に、スイッチ回路62を介して、ホール素
子61の端子A・A’間に電源電圧が印加されるととも
に、端子B・B’間の電圧Vhが電圧増幅器71に入力
される。そこで、電圧増幅器71の電圧増幅率をβとす
ると、電圧増幅器71からは、下記式(5)に示すよう
に端子B・B’間の電圧Vhと入力オフセット電圧Vo
ffとの和に比例した電圧V1が出力される。First, at the first timing, a power supply voltage is applied between the terminals A and A 'of the Hall element 61 through the switch circuit 62 and the terminals BB and Is input to the voltage amplifier 71. Therefore, assuming that the voltage amplification factor of the voltage amplifier 71 is β, the voltage Vh between the terminals B and B ′ and the input offset voltage Vo are obtained from the voltage amplifier 71 as shown in the following equation (5).
A voltage V1 proportional to the sum of ff and ff is output.
【0013】 V1=β(Vh+Voff) (5) また、この第1のタイミングでは、スイッチ74・74
が閉じる一方、スイッチ75・75・76・76が開く
ことにより、キャパシタ72が上記電圧V1に充電され
る。V1 = β (Vh + Voff) (5) At this first timing, the switches 74
Is closed while the switches 75, 75, 76 and 76 are opened, so that the capacitor 72 is charged to the voltage V1.
【0014】次に、第2のタイミングでは、スイッチ回
路62を介して、ホール素子61の端子B・B’間に電
源電圧が印加されるとともに、上記第1のタイミングと
は逆極性となるように端子A・A’間の電圧−Vh’が
電圧増幅器71に入力される。そこで、電圧増幅器71
からは、下記式(6)に示す電圧V2が出力される。Next, at the second timing, a power supply voltage is applied between the terminals B and B 'of the Hall element 61 via the switch circuit 62, and the polarity is opposite to that of the first timing. The voltage −Vh ′ between the terminals A and A ′ is input to the voltage amplifier 71. Therefore, the voltage amplifier 71
Outputs a voltage V2 represented by the following equation (6).
【0015】 V2=β(−Vh’+Voff) (6) すなわち、(前記従来の技術2で電圧電流変換増幅器6
4について説明したのと同様に)入力オフセット電圧V
offの影響は入力電圧の極性に係らず第1のタイミン
グと同じなので、電圧増幅器71の出力電圧V2は、第
1のタイミングとは逆極性の端子A・A’間の電圧−V
h’と入力オフセット電圧Voffとの和に比例した電
圧となる。また、この第2のタイミングでは、スイッチ
75・75が閉じる一方、スイッチ74・74・76・
76が開くことにより、キャパシタ73が上記電圧V2
に充電される。V2 = β (−Vh ′ + Voff) (6) That is, (the voltage-current conversion amplifier 6
4) input offset voltage V
Since the effect of off is the same as the first timing regardless of the polarity of the input voltage, the output voltage V2 of the voltage amplifier 71 is equal to the voltage −V between the terminals A and A ′ having the opposite polarity to the first timing.
It becomes a voltage proportional to the sum of h ′ and the input offset voltage Voff. At the second timing, the switches 75, 75 are closed while the switches 74, 74, 76,
By opening the capacitor 76, the capacitor 73 is connected to the voltage V2.
Is charged.
【0016】次に、第3のタイミングでは、スイッチ7
4・74・75・75が開く一方、スイッチ76・76
が閉じ、キャパシタ72とキャパシタ73とは、端子7
2aと端子73b、端子72bと端子73aとがそれぞ
れ接続されるように並列に接続される。そこで、キャパ
シタ72・73の容量は前記のように互いに等しいの
で、キャパシタ72・73の両端の電圧Vは、下記式
(7)に示すように−V1とV2との平均の電圧にな
る。Next, at the third timing, the switch 7
4.74.75.75 opens while switches 76.76 open.
Is closed, and the capacitors 72 and 73 are connected to the terminal 7
2a and the terminal 73b are connected in parallel so that the terminal 72b and the terminal 73a are connected respectively. Therefore, since the capacitances of the capacitors 72 and 73 are equal to each other as described above, the voltage V between both ends of the capacitors 72 and 73 is an average voltage of -V1 and V2 as shown in the following equation (7).
【0017】 V=(−V1+V2)/2=−β(Vh+Vh’)/2 (8) それゆえ、前記従来の技術1と同様に、入力オフセット
電圧Voffの影響、および素子オフセット電圧の影響
を相殺した出力電圧Vが得られる。V = (− V1 + V2) / 2 = −β (Vh + Vh ′) / 2 (8) Therefore, similarly to the above-described related art 1, the influence of the input offset voltage Voff and the influence of the element offset voltage are offset. The obtained output voltage V is obtained.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の磁界センサでは、入力オフセット電圧の影響を抑制
するための回路規模を小さく抑えることが困難であると
いう問題点を有していた。すなわち、従来の技術2で
は、2つの電圧電流変換増幅器と、2つのキャパシタ
と、4つのスイッチを必要とし、従来の技術3では、電
圧増幅器は1つであるが2つのキャパシタと6つのスイ
ッチを必要とする。しかも、上記電圧電流変換増幅器や
電圧増幅器は、非反転出力(プラス出力)および反転出
力(マイナス出力)を有する2出力型増幅器であり、こ
のような増幅器は出力部を構成する素子数が多いため
に、ICを形成する際に大きなチップ面積を占有するこ
とになる。However, the conventional magnetic field sensor has a problem that it is difficult to reduce the circuit scale for suppressing the influence of the input offset voltage. That is, the conventional technique 2 requires two voltage-current conversion amplifiers, two capacitors, and four switches, and the conventional technique 3 requires one capacitor but two capacitors and six switches. I need. Moreover, the voltage-current conversion amplifier and the voltage amplifier are two-output amplifiers having a non-inverted output (positive output) and an inverted output (negative output). Such an amplifier has a large number of elements constituting an output section. In addition, a large chip area is occupied when forming an IC.
【0019】また、近年、携帯電話機等の電池で動作す
る機器に磁界センサが使われるようになってきており、
磁界センサの消費電流の低減も、重要な技術的課題にな
ってきている。消費電流の低減に使われる手段として
は、カウンタ等を用いて一定時間の間は消費電流をゼロ
にする間欠動作を採用することが一般的である。In recent years, a magnetic field sensor has been used in a battery-operated device such as a mobile phone.
Reduction of the current consumption of the magnetic field sensor has also become an important technical issue. As a means used to reduce current consumption, it is common to employ an intermittent operation in which current consumption is reduced to zero for a certain period of time using a counter or the like.
【0020】しかし、磁界センサを用いるセットによっ
てはセンサ動作を止めることのできる時間に制約があ
り、1回の検出動作を何ステップで実現できるかが問題
となる。具体的には、第1の従来例では、第1及び第2
の位相の2ステップで磁界が測定される。第2の従来例
では、第1から第3の位相の3ステップで磁界が測定さ
れる。However, depending on the set using the magnetic field sensor, the time during which the sensor operation can be stopped is limited, and the number of steps in which one detection operation can be realized becomes a problem. Specifically, in the first conventional example, the first and second
The magnetic field is measured in two steps of the phase of. In the second conventional example, the magnetic field is measured in three steps of the first to third phases.
【0021】本発明は、上記の点に鑑み、磁界センサの
出力に含まれるオフセット信号成分(ばらつき)、特に
増幅器において生じる入力オフセット電圧の影響を抑制
して、高精度な磁界の検出ができるとともに、回路規模
を小さくして製造コストの低減を可能にすることを課題
とする。また、検出動作に必要なステップ数を少なく抑
えて消費電力の低減を可能にすることを課題とする。In view of the above, the present invention suppresses the influence of an offset signal component (variation) contained in the output of a magnetic field sensor, particularly the influence of an input offset voltage generated in an amplifier, and can detect a magnetic field with high accuracy. Another object of the present invention is to reduce the circuit scale and reduce the manufacturing cost. Another object is to reduce power consumption by reducing the number of steps required for a detection operation.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、磁界センサ
であって、印加される磁界に応じた電圧を出力するホー
ル素子と、前記ホール素子から出力された電圧を、第1
のタイミングと第2のタイミングとで逆極性になるよう
に切り替えて出力するスイッチ回路と、前記スイッチ回
路から入力された電圧を増幅して出力する増幅器と、一
端が前記増幅器の一方の出力端子に接続され、前記増幅
器から出力された電圧を保持する記憶素子と、前記増幅
器の他方の出力端子と、前記記憶素子の他端との間に接
続されたスイッチとを備え、前記第1のタイミングで、
前記スイッチが閉じて、前記増幅器から出力された電圧
を前記記憶素子に保持させる一方、前記第2のタイミン
グで、前記スイッチが開いて、前記増幅器の前記他方の
出力端子と、前記記憶素子の前記他端との間の電圧が出
力されるように構成されたことを特徴とする。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, a solution taken by the invention of claim 1 is a magnetic field sensor, comprising a Hall element for outputting a voltage according to an applied magnetic field. , The voltage output from the Hall element is
A switch circuit that switches and outputs the polarities at opposite timings and the second timing, an amplifier that amplifies and outputs a voltage input from the switch circuit, and one end connected to one output terminal of the amplifier. A storage element that is connected and holds a voltage output from the amplifier; and a switch connected between the other output terminal of the amplifier and the other end of the storage element. ,
The switch is closed, and the voltage output from the amplifier is held in the storage element, and at the second timing, the switch is opened, the other output terminal of the amplifier, and the storage element of the storage element. The voltage between the other end is output.
【0023】これにより、上記のように簡単な回路で、
増幅器の入力オフセット電圧を相殺することができるの
で、当該入力オフセット電圧の影響を受けず、したがっ
て、高精度で、製品間のばらつきが小さく、しかも回路
規模の小さい安価な磁界センサを構成することができ
る。さらに、第1、2のタイミングの2つのステップで
磁界の強さを検出することができるので、検出に要する
時間も短く、したがって、低消費電力化を図ることもで
きる。Thus, with a simple circuit as described above,
Since the input offset voltage of the amplifier can be cancelled, it is not affected by the input offset voltage, and therefore, it is possible to configure an inexpensive magnetic field sensor with high accuracy, small variation between products, and small circuit scale. it can. Further, the strength of the magnetic field can be detected in the two steps of the first and second timings, so that the time required for the detection is short, and thus the power consumption can be reduced.
【0024】ここで、上記第1のタイミングの動作と、
第2のタイミングの動作とは、繰り返して行われるよう
にしてもよいし、外部からの要求などに応じて1回だけ
行われるようにしてもよい。また、繰り返して行われる
場合、その周期や、そのタイミングの動作時間の比率、
何れのタイミングの動作期間にも属さない期間の長短等
は問わない。例えば、磁界センサを一定の長い周期ごと
に間欠的に作動させるようにしても、同様の効果は得ら
れる。また、請求項2の発明は、請求項1の磁界センサ
であって、前記スイッチ回路は、第1の入力用記憶素子
と第2の入力用記憶素子とを備え、前記第1のタイミン
グで、前記ホール素子から出力された電圧を前記第1の
入力用記憶素子に保持させるとともに、前記第2の入力
用記憶素子に保持された電圧を前記増幅器に出力する一
方、前記第2のタイミングで、前記ホール素子から出力
された電圧を前記第2の入力用記憶素子に保持させると
ともに、前記第1の入力用記憶素子に保持された電圧を
前記増幅器に出力するように構成されたことを特徴とす
る。Here, the operation at the first timing is as follows:
The operation at the second timing may be performed repeatedly, or may be performed only once in response to an external request or the like. In addition, when it is performed repeatedly, the cycle, the ratio of the operation time of the timing,
The length of the period that does not belong to any operation period at any timing is not limited. For example, the same effect can be obtained even if the magnetic field sensor is operated intermittently at regular intervals. The invention according to claim 2 is the magnetic field sensor according to claim 1, wherein the switch circuit includes a first input storage element and a second input storage element, and at the first timing, While holding the voltage output from the Hall element in the first input storage element, and outputting the voltage held in the second input storage element to the amplifier, at the second timing, The voltage output from the Hall element is held in the second input storage element, and the voltage held in the first input storage element is output to the amplifier. I do.
【0025】これにより、ホール素子から出力された電
圧を、一端第1、または第2の入力用記憶素子に保持さ
せた後、ホール素子とは切り離した状態で増幅器に入力
させることができる。この場合、記憶素子の一端を任意
の電位に接続したとしても、記憶素子に保持された電圧
は変わらないので、増幅器として、その入力端子の一方
が電源に対して所定の電位またはインピーダンスを有す
るものを用いることができる。(具体的には、例えば、
ホール素子の2端子間の差電圧を、例えば磁界センサの
1個の出力端子の電位に対する電圧に変換し、当該1個
の出力端子の電位に対する電圧を増幅する増幅器に入力
することができる。この場合、当該1個の出力端子の電
位は、一定の基準電位(グラウンドを含む)でもよく、
基準電位でなくてもよい。)そして、上記のように入力
端子の一方が電源に対して所定の電位等を有する増幅器
は、例えばオペレーショナルアンプのように、入力電圧
を増幅して非反転出力電圧または反転出力信号の何れか
一方を出力する単出力型増幅器を用いて正相増幅回路を
形成することなどによって容易に構成することができ
る。それゆえ、上記のような単出力型増幅器は2出力型
増幅器よりも出力部を構成する素子数がかなり少ないた
め、大幅に小さな回路規模、小さなチップ面積で磁界セ
ンサを構成することができる。また、請求項3の発明
は、請求項1または請求項2の磁界センサであって、前
記記憶素子、前記第1の入力用記憶素子、および前記第
2の入力用記憶素子のうちの少なくとも何れか1個の記
憶素子が、キャパシタであることを特徴とする。Thus, after the voltage output from the Hall element is once held in the first or second input storage element, it can be input to the amplifier in a state separated from the Hall element. In this case, even if one end of the storage element is connected to an arbitrary potential, the voltage held in the storage element does not change, so that one of its input terminals has a predetermined potential or impedance with respect to the power supply as an amplifier. Can be used. (Specifically, for example,
The difference voltage between the two terminals of the Hall element can be converted into, for example, a voltage corresponding to the potential of one output terminal of the magnetic field sensor and input to an amplifier that amplifies the voltage corresponding to the potential of the one output terminal. In this case, the potential of the one output terminal may be a fixed reference potential (including ground).
The potential may not be the reference potential. An amplifier in which one of the input terminals has a predetermined potential with respect to the power supply or the like as described above, such as an operational amplifier, amplifies an input voltage and outputs either a non-inverted output voltage or an inverted output signal. Can be easily configured by forming a positive-phase amplifier circuit using a single-output type amplifier that outputs the same. Therefore, the single-output type amplifier as described above has a considerably smaller number of elements constituting the output section than the two-output type amplifier, so that the magnetic field sensor can be configured with a significantly smaller circuit scale and a smaller chip area. The invention according to claim 3 is the magnetic field sensor according to claim 1 or claim 2, wherein at least one of the storage element, the first input storage element, and the second input storage element. The one storage element is a capacitor.
【0026】上記のようにキャパシタを記憶素子として
用いることにより、小型でIC化に適した磁界センサを
実現できる。また、請求項4の発明は、請求項1から請
求項3の何れかの磁界センサであって、前記スイッチ、
および前記スイッチ回路を構成するスイッチのうちの少
なくとも何れかが、それぞれ第1の導電特性のトランジ
スタと第2の導電特性のトランジスタとが並列に接続さ
れて構成された第1、第2、および第3のスイッチ素子
を備え、前記第1のスイッチ素子が、前記スイッチの一
端と他端との間に設けられ、前記第2のスイッチ素子の
両端が、共に、前記第1のスイッチ素子の一端に接続さ
れ、前記第3のスイッチ素子の両端が、共に、前記第1
のスイッチ素子の他端に接続されるとともに、前記第1
のスイッチ素子の前記第1の導電特性のトランジスタ、
前記第2、および第3のスイッチ素子の前記第2の導電
特性のトランジスタと、前記第1のスイッチ素子の前記
第2の導電特性のトランジスタ、前記第2、および第3
のスイッチ素子の前記第1の導電特性のトランジスタと
が、互いに異なる論理値の2値信号で駆動されるように
構成されたことを特徴とする。By using a capacitor as a storage element as described above, a small-sized magnetic field sensor suitable for IC can be realized. The invention according to claim 4 is the magnetic field sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the switch,
And at least one of the switches constituting the switch circuit is configured by connecting a transistor having a first conductive property and a transistor having a second conductive property in parallel. 3, the first switch element is provided between one end and the other end of the switch, and both ends of the second switch element are both connected to one end of the first switch element. And both ends of the third switch element are connected to the first switch element.
Connected to the other end of the switch element, and the first
A transistor of the first conductivity characteristic of the switch element of
The second conductive transistor of the second and third switch elements and the second conductive transistor of the first switch element; the second and third transistors of the first switch element;
Wherein the transistor having the first conductive characteristic of the switch element is driven by binary signals having different logical values.
【0027】これにより、例えばMOS構造のスイッチ
を用いる場合でも、当該スイッチを開閉するためのゲー
ト端子の電圧の変化に応じてゲート−ソース間またはゲ
ート−ドレイン間の寄生容量と記憶素子との間で電荷の
移動が生じることによる、記憶素子に保持される電圧の
変化が防止されるので、より高精度な磁界センサを構成
することができる。また、請求項5の発明は、請求項1
から請求項4の何れかの磁界センサであって、前記増幅
器のゲインを決定する抵抗のうちの少なくとも何れか1
個が、前記ホール素子と同一製法の素子であることを特
徴とする。Thus, even when a switch having a MOS structure is used, for example, the parasitic capacitance between the gate and the source or between the gate and the drain or between the storage element and the storage element depends on the change in the voltage of the gate terminal for opening and closing the switch. Thus, a change in the voltage held in the storage element due to the movement of the electric charge is prevented, so that a more accurate magnetic field sensor can be configured. In addition, the invention of claim 5 is based on claim 1
The magnetic field sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of resistors for determining a gain of the amplifier.
The individual elements are elements manufactured by the same method as the Hall element.
【0028】これにより、例えば製造条件のばらつきな
どによって例えばホール素子の抵抗値が小さくなった場
合でも、同様に増幅器のゲインを決定する抵抗の抵抗値
も小さくなるので、ホール素子の出力電圧が高くなるの
に対応して増幅器のゲインが小さくなるようにすること
ができ、したがって、ホール素子や抵抗値のばらつきに
係らず高精度な検出を行い得る磁界センサを構成するこ
とができる。Thus, even when the resistance value of the Hall element is reduced due to, for example, a variation in manufacturing conditions, the resistance value of the resistor that determines the gain of the amplifier is also reduced, so that the output voltage of the Hall element is increased. Accordingly, the gain of the amplifier can be reduced correspondingly, so that a magnetic field sensor capable of performing highly accurate detection regardless of the variation of the Hall element or the resistance value can be configured.
【0029】ここで、上記同一製法というのは、例え
ば、同一の不純物の拡散工程を通したり、同一のNウエ
ルを生成したりして、ホール素子と電圧増幅器とが同じ
半導体チップ上に形成されることを意味する。一方、物
理的な素子の大きさまたは形状の相違は問わない。した
がって、ホール素子と抵抗とが、同一の製造工程により
製造される素子であれば、ホール素子と抵抗との大きさ
又は形状が相違しても同一製法の素子である。また、請
求項6の発明は、磁界センサであって、印加される磁界
に応じた電圧を出力するホール素子と、前記ホール素子
から入力された出力電圧を増幅して増幅器出力端子対に
出力する増幅器と、前記増幅器出力端子対に両端が接続
されたコンデンサと、前記増幅器出力端子対の一方と前
記コンデンサの一端子間に挿入接続され、所定の第1の
信号で閉じ第2の信号で開くスイッチ部と、前記スイッ
チ部両端の電圧を個々に出力する出力端子対とを備え、
前記増幅器に入力される前記ホール素子の出力電圧の極
性が、前記第1の信号期間と前記第2の信号期間とで互
いに逆極性となるように構成されたことを特徴とする。Here, the same manufacturing method means that the Hall element and the voltage amplifier are formed on the same semiconductor chip, for example, through the same impurity diffusion step or the same N-well. Means that On the other hand, there is no particular difference in physical element size or shape. Therefore, if the Hall element and the resistor are elements manufactured by the same manufacturing process, the Hall element and the resistor are elements manufactured by the same manufacturing method even if the size or shape of the resistor differs. The invention according to claim 6 is a magnetic field sensor, wherein the Hall element outputs a voltage corresponding to an applied magnetic field, and the output voltage input from the Hall element is amplified and output to an amplifier output terminal pair. An amplifier, a capacitor having both ends connected to the amplifier output terminal pair, inserted between one of the amplifier output terminal pairs and one terminal of the capacitor, closed with a predetermined first signal and opened with a second signal; A switch unit, and an output terminal pair for individually outputting voltages at both ends of the switch unit,
It is characterized in that the polarity of the output voltage of the Hall element input to the amplifier is opposite to each other in the first signal period and the second signal period.
【0030】これにより、前記請求項1について説明し
たのと同様に、簡単な回路で、増幅器の入力オフセット
電圧を相殺することができ、当該入力オフセット電圧の
影響を受けず、製品間のばらつきの小さい、小型で安価
な磁界センサを実現することができる。また、請求項7
の発明は、磁界センサであって、印加される磁界に応じ
た電圧を第1及び第2の端子対に出力するホール素子
と、第1及び第2のコンデンサと、前記第1の端子対と
前記第1のコンデンサ両端とを各々接続する第1の接続
部と、前記第2の端子対と前記第2のコンデンサ両端と
を各々接続する第2の接続部と、前記第1の接続部に挿
入接続されこの第1の接続部を所定の第1の信号で閉じ
第2の信号で開く第1のスイッチ部と、前記第2の接続
部に挿入接続されこの第2の接続部を前記第1の信号で
開き第2の信号で閉じる第2のスイッチ部と、入力端子
に与えられた信号を増幅して出力端子に出力する増幅器
と、第1の出力端子と、前記第1のコンデンサの一端と
前記増幅器の入力端子と、及び前記第1のコンデンサの
他端と前記第1の出力端子とを各々接続する第3の接続
部と、前記第2のコンデンサの一端と前記増幅器の入力
端子と、及び前記第2のコンデンサの他端と前記第1の
出力端子とを各々接続する第4の接続部と、前記第3の
接続部に挿入接続されこの第3の接続部を前記第1の信
号で開き第2の信号で閉じる第3のスイッチ部と、前記
第4の接続部に挿入接続されこの第4の接続部を前記第
1の信号で閉じ第2の信号で開く第4のスイッチ部と、
第2の出力端子と、前記増幅器の出力端子に一端が接続
され前記第2の出力端子に他端が接続された第3のコン
デンサと、前記第1及び第2の出力端子に両端が個々に
接続され前記第1の信号で閉じ第2の信号で開く第5の
スイッチ部とを備え、前記第1、第2の出力端子間に信
号を取り出すことを特徴とする。As a result, the input offset voltage of the amplifier can be canceled with a simple circuit as described in the first aspect. A small, small, and inexpensive magnetic field sensor can be realized. Claim 7
The present invention is a magnetic field sensor, wherein a Hall element that outputs a voltage according to an applied magnetic field to first and second terminal pairs, first and second capacitors, and the first terminal pair A first connection portion that connects each end of the first capacitor, a second connection portion that connects the second terminal pair and both ends of the second capacitor, and a first connection portion. A first switch portion which is inserted and connected, and the first connection portion is closed with a predetermined first signal and opened with a second signal; and the second connection portion which is inserted and connected to the second connection portion is connected to the second connection portion. A second switch unit that opens with a signal of 1 and closes with a second signal, an amplifier that amplifies a signal supplied to an input terminal and outputs the amplified signal to an output terminal, a first output terminal, and a first capacitor. One end and the input terminal of the amplifier, and the other end of the first capacitor and the first output. A third connecting portion for connecting each of the first and second terminals, a third connecting portion for connecting one end of the second capacitor and an input terminal of the amplifier, and a third connecting portion for connecting the other end of the second capacitor and the first output terminal. 4, a third switch portion inserted and connected to the third connection portion, the third connection portion being opened by the first signal and closed by the second signal, and the fourth connection portion. A fourth switch section that is inserted and connected, and closes the fourth connection section with the first signal and opens with the second signal;
A second output terminal, a third capacitor having one end connected to the output terminal of the amplifier and the other end connected to the second output terminal, and both ends individually connected to the first and second output terminals. A fifth switch unit connected to the first signal and closed by the second signal and opened by the second signal, wherein a signal is taken out between the first and second output terminals.
【0031】これにより、前記請求項1、2で説明した
のと同様に、簡単な回路で、増幅器の入力オフセット電
圧を相殺することができるので、当該入力オフセット電
圧の影響を受けないで製品間のバラツキの少ない、小型
で安価な磁界センサを実現することができる。しかも、
簡単な回路構成によりホール素子の2端子間の差電圧を
磁界センサの1個の出力端子の電位に対する電圧に変換
し、磁界センサの1個の出力端子の電位に対する電圧を
単出力型増幅器に入力するので、磁界センサの1個の出
力端子の電位に対する電圧を増幅する増幅器として、単
出力型増幅器を使用することができ、一層回路規模の小
さい磁界センサを構成することができる。ここで、上記
磁界センサの1個の出力端子の電位は、一定の基準電位
であってもよく、一定の基準電位でなくてもよい。ま
た、請求項8の発明は、請求項6の磁界センサであっ
て、さらに、前記出力端子対の間の電圧を所定の電圧と
比較して、その比較結果を2値信号として出力する比較
器と、前記2値信号が入力され、前記第2の信号の所定
の位相に同期して、前記2値信号を保持し、出力するラ
ッチ回路と、を備えたことを特徴とする。As a result, the input offset voltage of the amplifier can be canceled out with a simple circuit in the same manner as described in the first and second aspects. Thus, a small and inexpensive magnetic field sensor with little variation can be realized. Moreover,
With a simple circuit configuration, the difference voltage between the two terminals of the Hall element is converted into a voltage corresponding to the potential of one output terminal of the magnetic field sensor, and the voltage corresponding to the potential of one output terminal of the magnetic field sensor is input to the single output amplifier. Therefore, a single-output amplifier can be used as an amplifier for amplifying a voltage with respect to the potential of one output terminal of the magnetic field sensor, and a magnetic field sensor with a smaller circuit scale can be configured. Here, the potential of one output terminal of the magnetic field sensor may be a fixed reference potential, or may not be a fixed reference potential. The invention according to claim 8 is the magnetic field sensor according to claim 6, further comprising: comparing a voltage between the output terminal pair with a predetermined voltage, and outputting a comparison result as a binary signal. And a latch circuit that receives the binary signal and holds and outputs the binary signal in synchronization with a predetermined phase of the second signal.
【0032】これにより、前記のように磁界の強さが高
精度に検出されるので、これに基づいた正確な比較結果
を出力させることができる。また、請求項9の発明は、
請求項7の磁界センサであって、さらに、前記第1の出
力端子と前記第2の出力端子との間の電圧を所定の電圧
と比較し手、その比較結果を2値信号として出力する比
較器と、前記2値信号が入力され、前記第2の信号の所
定の位相に同期して、前記2値信号を保持し、出力する
ラッチ回路と、を備えたことを特徴とする。As a result, the strength of the magnetic field is detected with high precision as described above, and an accurate comparison result based on this can be output. The invention of claim 9 is
8. The magnetic field sensor according to claim 7, further comprising: comparing a voltage between the first output terminal and the second output terminal with a predetermined voltage, and outputting a result of the comparison as a binary signal. And a latch circuit to which the binary signal is input and which holds and outputs the binary signal in synchronization with a predetermined phase of the second signal.
【0033】これにより、やはり、前記のように磁界の
強さが高精度に検出されるので、これに基づいた正確な
比較結果を出力させることができる。また、請求項10
の発明は、請求項8または請求項9の磁界センサであっ
て、前記比較器の前記所定の電圧が、前記ラッチ回路の
出力信号に応じて異なるように構成されたことを特徴と
する。Thus, the strength of the magnetic field is detected with high precision as described above, and an accurate comparison result based on the detected strength can be output. Claim 10
The present invention is the magnetic field sensor according to claim 8 or 9, wherein the predetermined voltage of the comparator is configured to be different according to an output signal of the latch circuit.
【0034】これにより、比較器の判定にヒステリシス
を持たせて、ノイズ信号に対するチャタリングが抑制さ
れた安定な信号を比較器から出力させることができ、こ
の信号をラッチ回路に与えることで判別精度の高い安定
した信号をラッチ回路から出力させることができる。ま
た、請求項11の発明は、磁界センサであって、印加さ
れる磁界に応じた電圧を出力するホール素子と、前記ホ
ール素子から出力された電圧を、第1のタイミングと第
2のタイミングとで逆極性になるように切り替えて出力
する第1のスイッチ回路と、前記第1のスイッチ回路か
ら入力された電圧を増幅して出力する増幅器と、前記増
幅器から出力された電圧を保持する記憶素子と、前記第
1のタイミングで、前記増幅器から出力された電圧が前
記記憶素子に保持されるように、前記増幅器の出力端子
間と前記記憶素子とを並列に接続する一方、前記第2の
タイミングで、前記増幅器から出力される電圧と、前記
記憶素子に保持された電圧とが、前記増幅器に入力され
た電圧の増幅成分が同極性で加算されるように、前記増
幅器の出力端子間と前記記憶素子とを直列に接続する第
2のスイッチ回路とを備えたことを特徴とする。With this, it is possible to provide the comparator with a hysteresis in the determination, and to output a stable signal in which chattering with respect to a noise signal is suppressed from the comparator. By providing this signal to the latch circuit, the determination accuracy can be improved. A high and stable signal can be output from the latch circuit. An invention according to claim 11 is a magnetic field sensor, wherein a Hall element that outputs a voltage corresponding to an applied magnetic field, and a voltage output from the Hall element is transmitted at a first timing and a second timing. A first switch circuit for switching and outputting the opposite polarity, an amplifier for amplifying and outputting the voltage input from the first switch circuit, and a storage element for holding the voltage output from the amplifier Connecting the output terminals of the amplifier and the storage element in parallel so that the voltage output from the amplifier is held in the storage element at the first timing, In the output terminal of the amplifier, the voltage output from the amplifier and the voltage held in the storage element are added so that the amplification components of the voltage input to the amplifier are added with the same polarity. Characterized in that the said storage device and a second switching circuit connected in series with the.
【0035】これにより、ホール素子から出力された電
圧は、増幅されて同極性で加算される一方、増幅器の入
力オフセット電圧は、逆極性で加算されて相殺されるこ
とになるので、小さな回路規模で、磁界センサの出力に
含まれるオフセット信号成分が低減された高精度な磁界
の検出をすることができる。また、第1、2のタイミン
グの2つのステップで磁界の強さを検出することができ
るので、検出に要する時間も短く、したがって、低消費
電力化を図ることもできる。また、請求項12の発明
は、請求項11の磁界センサであって、前記第1のスイ
ッチ回路は、前記ホール素子から出力された電圧を一旦
保持した後、前記ホール素子から切り離された状態で出
力する入力用記憶素子を備えたことを特徴とする。As a result, the voltage output from the Hall element is amplified and added with the same polarity, while the input offset voltage of the amplifier is added with the opposite polarity and cancels out. Thus, it is possible to detect a high-precision magnetic field in which the offset signal component included in the output of the magnetic field sensor is reduced. Further, since the strength of the magnetic field can be detected in the two steps of the first and second timings, the time required for the detection is short, and therefore, the power consumption can be reduced. According to a twelfth aspect of the present invention, in the magnetic field sensor of the eleventh aspect, the first switch circuit temporarily holds a voltage output from the Hall element and then disconnects the voltage from the Hall element. An output storage element for outputting is provided.
【0036】これにより、記憶素子に保持された電圧
は、記憶素子の一端が任意の電位に接続されたとしても
変わらず、また、記憶素子がホール素子から切り離され
た状態で、記憶素子に保持された電圧が出力されるの
で、増幅器として、その入力端子の一方が電源に対して
所定の電位またはインピーダンスを有するものを用いる
ことができる。そして、そのような増幅器は、前記請求
項2で説明したように、単出力型増幅器を用いて正相増
幅回路を形成することなどによって容易に構成すること
ができるので、大幅に小さな回路規模、小さなチップ面
積で磁界センサを構成することができる。Thus, the voltage held in the storage element does not change even if one end of the storage element is connected to an arbitrary potential, and is held in the storage element in a state where the storage element is disconnected from the Hall element. Since the output voltage is output, an amplifier having one of its input terminals having a predetermined potential or impedance with respect to the power supply can be used. Further, such an amplifier can be easily configured by forming a positive-phase amplifier circuit using a single-output amplifier as described in claim 2, so that the circuit scale is significantly reduced. A magnetic field sensor can be configured with a small chip area.
【0037】[0037]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0038】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1に係る磁界センサの全体構成を示す回路図である。
同図において、1はホール素子、2はスイッチ回路、3
は電圧増幅器、4は記憶素子であるキャパシタ(コンデ
ンサ)、5はスイッチである。上記ホール素子1は、4
つの端子A・A’・B・B’に関して、幾何学的に等価
な形状の板状に形成されている。上記スイッチ5および
スイッチ回路2は、例えば図示しないクロック生成回路
から出力される位相信号によって制御されるようになっ
ている。より詳しくは、上記スイッチ5は、図2のタイ
ミングチャートに示す第1の位相信号(a)における第
1の位相のパルスに応じて閉じるようになっている。ま
た、スイッチ回路2は、上記第1の位相のパルス、およ
び第2の位相信号(b)における第2の位相のパルスに
応じて、後述するように、図示しない電源および電圧増
幅器3と、ホール素子1の各端子A・A’・B・B’と
の接続を切り替えるようになっている。すなわち、この
磁界センサは、以下のように、上記第1、第2の位相の
パルスに対応する第1、第2のタイミングの2ステップ
の動作によって、磁界の強さに応じた電圧を出力するよ
うになっている。(Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram showing an entire configuration of a magnetic field sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
In the figure, 1 is a Hall element, 2 is a switch circuit, 3
Is a voltage amplifier, 4 is a capacitor (capacitor) as a storage element, and 5 is a switch. The Hall element 1 has 4
The terminals A, A ', BB, and B' are formed in a plate shape having a geometrically equivalent shape. The switch 5 and the switch circuit 2 are controlled by, for example, a phase signal output from a clock generation circuit (not shown). More specifically, the switch 5 closes in response to a pulse of the first phase in the first phase signal (a) shown in the timing chart of FIG. Further, the switch circuit 2 responds to the pulse of the first phase and the pulse of the second phase in the second phase signal (b), as described later, with a power supply and a voltage amplifier 3 (not shown), The connection between the terminals A, A ', B, and B' of the element 1 is switched. That is, this magnetic field sensor outputs a voltage corresponding to the strength of the magnetic field by the two-step operation of the first and second timings corresponding to the pulses of the first and second phases as described below. It has become.
【0039】まず、第1のタイミングでは、スイッチ回
路2を介して、ホール素子1の端子A・A’間に電源電
圧が印加されるとともに、端子B・B’間の電圧Vhが
電圧増幅器3に入力される。そこで、電圧増幅器3の電
圧増幅率をβとすると、電圧増幅器3からは、下記式
(8)に示すように端子B・B’間の電圧Vhと電圧増
幅器3の入力オフセット電圧Voffとの和に比例した
電圧V1が出力される。より詳しくは、電圧増幅器3の
反転出力端子3a(−)を基準としたときの非反転出力
端子3b(+)の電圧がV1となる。First, at the first timing, the power supply voltage is applied between the terminals A and A 'of the Hall element 1 via the switch circuit 2 and the voltage Vh between the terminals BB and B' is Is input to Therefore, assuming that the voltage amplification factor of the voltage amplifier 3 is β, the voltage amplifier 3 outputs the sum of the voltage Vh between the terminals BB and the input offset voltage Voff of the voltage amplifier 3 as shown in the following equation (8). Is output. More specifically, the voltage of the non-inverting output terminal 3b (+) based on the inverting output terminal 3a (-) of the voltage amplifier 3 becomes V1.
【0040】 V1=β(Vh+Voff) (8) また、この第1のタイミングでは、スイッチ5が閉じる
ことにより、キャパシタ4が上記電圧V1に充電され
る。(キャパシタ4の端子4aを基準としたときの端子
4bの電圧がV1となる。) 次に、第2のタイミングでは、スイッチ回路2を介し
て、ホール素子1の端子B・B’間に電源電圧が印加さ
れるとともに、上記第1のタイミングとは逆極性となる
ように端子A・A’間の電圧−Vh’が電圧増幅器30
に入力される。そこで、電圧増幅器30からは、下記式
(9)に示す電圧V2が出力される。V1 = β (Vh + Voff) (8) At this first timing, when the switch 5 is closed, the capacitor 4 is charged to the voltage V1. (The voltage of the terminal 4b based on the terminal 4a of the capacitor 4 becomes V1.) Next, at the second timing, the power is supplied between the terminals B and B 'of the Hall element 1 via the switch circuit 2. When the voltage is applied, the voltage −Vh ′ between the terminals A and A ′ is set to the voltage amplifier 30 so that the voltage −Vh ′ has a polarity opposite to that of the first timing.
Is input to Therefore, the voltage V2 shown in the following equation (9) is output from the voltage amplifier 30.
【0041】 V2=β(−Vh’+Voff) (9) すなわち、入力オフセット電圧Voffの影響は入力電
圧の極性に係らず第1のタイミングと同じなので、電圧
増幅器3の出力電圧V2は、第1のタイミングとは逆極
性の端子A・A’間の電圧−Vh’と入力オフセット電
圧Voffとの和に比例した電圧となる。V2 = β (−Vh ′ + Voff) (9) That is, since the influence of the input offset voltage Voff is the same as the first timing regardless of the polarity of the input voltage, the output voltage V2 of the voltage amplifier 3 becomes the first voltage. Is a voltage proportional to the sum of the voltage −Vh ′ between the terminals A and A ′ having the opposite polarities and the input offset voltage Voff.
【0042】また、この第2のタイミングでは、スイッ
チ5が開き、出力端子6・7の間で、電圧増幅器3の反
転出力端子3aおよび非反転出力端子3bとキャパシタ
4とが直列に接続された状態となる。このとき、キャパ
シタ4の充電電圧は、上記第1のタイミングでの電圧増
幅器3の出力電圧V1に保持されたまま変化しないの
で、出力端子6・7間の電圧(磁界センサの出力電圧)
Vは、電圧増幅器3の反転出力端子3aを基準としたと
きの非反転出力端子3bの電圧V2と、キャパシタ4の
端子4bを基準としたときの端子4aの電圧−V1との
和、すなわち、下記式(10)に示すように電圧V2か
ら電圧V1を減じたものとなる。At the second timing, the switch 5 is opened, and the inverting output terminal 3a and the non-inverting output terminal 3b of the voltage amplifier 3 and the capacitor 4 are connected in series between the output terminals 6 and 7. State. At this time, since the charging voltage of the capacitor 4 does not change while being maintained at the output voltage V1 of the voltage amplifier 3 at the first timing, the voltage between the output terminals 6 and 7 (the output voltage of the magnetic field sensor)
V is the sum of the voltage V2 of the non-inverted output terminal 3b based on the inverted output terminal 3a of the voltage amplifier 3 and the voltage -V1 of the terminal 4a based on the terminal 4b of the capacitor 4, that is, As shown by the following equation (10), the voltage V1 is subtracted from the voltage V2.
【0043】 V=V2−V1=−β(Vh+Vh’) (10) したがって、入力オフセット電圧Voffの影響を相殺
した電圧Vが磁界センサの出力電圧として得られる。ま
た、この出力電圧Vにおいては、第1、第2のタイミン
グでのホール素子61からの出力電圧Vh、Vh’が加
算されるので、前記従来の技術1で米国特許第4,03
7,150号について説明したように、素子オフセット
電圧による影響も相殺される。V = V2−V1 = −β (Vh + Vh ′) (10) Accordingly, a voltage V in which the influence of the input offset voltage Voff is canceled is obtained as the output voltage of the magnetic field sensor. In addition, since the output voltages Vh and Vh ′ from the Hall element 61 at the first and second timings are added to the output voltage V, the prior art 1 described in US Pat.
As described in No. 7,150, the influence of the element offset voltage is also canceled.
【0044】上記のように、従来の技術1、2で説明し
た磁界センサ(図7、9)と比べて、小さな回路規模
で、磁界センサの出力に含まれるオフセット信号成分
(ばらつき)を抑制して高精度な磁界の検出ができる。As described above, the offset signal component (variation) included in the output of the magnetic field sensor is suppressed with a smaller circuit scale than the magnetic field sensors (FIGS. 7 and 9) described in the prior arts 1 and 2. And can detect the magnetic field with high accuracy.
【0045】また、前記従来の技術3の磁界センサでは
1回の検出動作に3ステップを必要としたのに比べて、
本実施の形態の磁界センサでは2ステップしか必要とし
ないので、検出動作に要する時間が短い。それゆえ、例
えば一定の周期ごとに1回、検出動作をさせるようにし
て、各検出動作の間は磁界センサヘの電源供給を停止す
る場合に、平均の消費電力を小さく抑えることができ
る。In addition, the conventional magnetic field sensor of the prior art 3 requires three steps for one detection operation.
Since the magnetic field sensor according to the present embodiment requires only two steps, the time required for the detection operation is short. Therefore, for example, when the detection operation is performed once every fixed period, and when the power supply to the magnetic field sensor is stopped during each detection operation, the average power consumption can be reduced.
【0046】また、キャパシタ4への充電を電流出力の
増幅器によって行うのではなく、電圧出力の電圧増幅器
3によって行うので、キャパシタ4の容量のばらつきに
起因する出力電圧のばらつきも小さく抑えられる。 (実施の形態2)図3は本発明の実施の形態2に係る磁
界センサの全体構成を示す回路図である。なお、以下の
実施の形態において、前記実施の形態1等と同様の機能
を有する構成要素については同一の符号を付して説明を
省略する。Since the charging of the capacitor 4 is not performed by the amplifier having the current output but by the voltage amplifier 3 having the voltage output, the variation in the output voltage due to the variation in the capacitance of the capacitor 4 can be reduced. (Embodiment 2) FIG. 3 is a circuit diagram showing an overall configuration of a magnetic field sensor according to Embodiment 2 of the present invention. In the following embodiments, components having the same functions as those in the first embodiment and the like will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
【0047】同図において、20はスイッチ回路、30
は電圧増幅器である。In the figure, reference numeral 20 denotes a switch circuit;
Is a voltage amplifier.
【0048】上記スイッチ回路20は、スイッチ5…・
8…と、記憶素子であるキャパシタ(コンデンサ)9・
10とが設けられて構成されている。上記各スイッチ5
…および前記実施の形態1と同様にキャパシタ4に接続
されたスイッチ5は、図2のタイミングチャートに示す
第1の位相信号(a)における第1の位相のパルスに応
じて閉じる一方、上記各スイッチ8…は、第2の位相信
号(b)における第2の位相のパルスに応じて閉じるよ
うになっている。なお、スイッチ回路20には、さら
に、上記第1、第2の位相のパルスに応じて、図示しな
い電源をホール素子1に接続するためのスイッチも設け
られているが、その点に関しては前記実施の形態1のス
イッチ回路や従来より公知のスイッチ回路と同様のもの
が適用できるため、説明を省略する。The switch circuit 20 includes switches 5...
8 and a capacitor (capacitor) as a storage element 9.
10 are provided. Each of the above switches 5
And the switch 5 connected to the capacitor 4 in the same manner as in the first embodiment closes in response to the pulse of the first phase in the first phase signal (a) shown in the timing chart of FIG. The switches 8 are closed in response to a pulse of the second phase in the second phase signal (b). The switch circuit 20 is further provided with a switch for connecting a power supply (not shown) to the Hall element 1 in accordance with the first and second phase pulses. Since the same switch circuit as that of the first embodiment or a conventionally known switch circuit can be applied, the description is omitted.
【0049】また、上記電圧増幅器30は、前記実施の
形態1の電圧増幅器3と比べて、入力電圧に比例した電
圧を出力するという機能は同じであるが、例えばオペレ
ーショナルアンプ等の、差動入力で単出力の高利得増幅
器31と、増幅率(フィードバック量)を定める2本の
抵抗22・23とにより構成され、入力端子のうちの一
方が出力端子の一方と共通で、さらに磁界センサの出力
端子6とも共通(共通端子30a)であるとともに、こ
の共通端子30aが電源に対してハイインピーダンスで
はない点が異なる。なお、このような電圧増幅器30を
用い得る理由については後述する。The voltage amplifier 30 has the same function as that of the voltage amplifier 3 of the first embodiment in that it outputs a voltage proportional to the input voltage. For example, a differential input such as an operational amplifier is used. And a single-output high-gain amplifier 31 and two resistors 22 and 23 for determining an amplification factor (feedback amount). One of the input terminals is common to one of the output terminals, and the output of the magnetic field sensor is The terminal 6 is common (common terminal 30a), and the common terminal 30a is not high impedance with respect to the power supply. The reason why such a voltage amplifier 30 can be used will be described later.
【0050】この磁界センサは、以下のように、上記第
1、第2の位相のパルスに対応する第1、第2のタイミ
ングの2ステップの動作が繰り返されることによって、
磁界の強さに応じた電圧を出力するようになっている。This magnetic field sensor repeats the two-step operation of the first and second timings corresponding to the first and second phase pulses as follows,
A voltage corresponding to the strength of the magnetic field is output.
【0051】まず、第1のタイミングでは、スイッチ回
路2の図示しないスイッチを介して、ホール素子1の端
子A・A’間に電源電圧が印加される。このときにホー
ル素子1の端子B・B’間に生じる電圧Vhは、キャパ
シタ9に接続されたスイッチ5・5が閉じることによ
り、キャパシタ9に印加され、キャパシタ9が充電され
る。また、キャパシタ10に接続されたスイッチ5・5
が閉じることにより、先立つ第2のタイミングにおいて
キャパシタ10に保持されている電圧−Vhが電圧増幅
器30に入力される。(より詳しくは、キャパシタ10
がスイッチ5・5を介して、共通端子30aと、高利得
増幅器31の非反転入力端子(+)に接続される。)そ
こで、電圧増幅器30からは、前記実施の形態1の第2
のタイミング(式(9))と同様に、下記式(11)に
示す電圧V2(共通端子30aを基準としたときの出力
端子30bの電圧)が出力され、また、キャパシタ4に
接続されたスイッチ5が閉じることによって、キャパシ
タ4がこの電圧V2に充電される。First, at the first timing, a power supply voltage is applied between the terminals A and A 'of the Hall element 1 via a switch (not shown) of the switch circuit 2. At this time, the voltage Vh generated between the terminals B and B ′ of the Hall element 1 is applied to the capacitor 9 by closing the switches 5.5 connected to the capacitor 9, and the capacitor 9 is charged. Also, switches 5.5 connected to the capacitor 10
Is closed, the voltage −Vh held in the capacitor 10 is input to the voltage amplifier 30 at the second preceding timing. (More specifically, the capacitor 10
Are connected to the common terminal 30a and the non-inverting input terminal (+) of the high gain amplifier 31 via the switches 5.5. Therefore, the voltage amplifier 30 outputs the second signal of the first embodiment.
Similarly to the timing (Equation (9)), the voltage V2 (the voltage of the output terminal 30b based on the common terminal 30a) shown in the following equation (11) is output, and the switch connected to the capacitor 4 When 5 is closed, the capacitor 4 is charged to this voltage V2.
【0052】 V2=β(−Vh’+Voff) (11) 次に、第2のタイミングでは、スイッチ回路2の図示し
ないスイッチを介して、端子A・A’間の電圧−Vh’
が上記第1のタイミングにおける端子B・B’間の電圧
Vhとは逆極性となるように、ホール素子1の端子B・
B’間に電源電圧が印加される。このときの上記端子A
・A’間の電圧−Vh’は、キャパシタ10に接続され
たスイッチ8・8が閉じることにより、キャパシタ10
に印加され、キャパシタ10が充電される(この電圧−
Vh’が次の第1のタイミングで、上記のように電圧増
幅器30に入力されることになる。)。また、キャパシ
タ9に接続されたスイッチ8・8が閉じることにより、
上記第1のタイミングでキャパシタ9に保持された電圧
Vhが電圧増幅器30に入力される。そこで、電圧増幅
器30からは、前記実施の形態1の第1のタイミング
(式(8))と同様に、下記式(12)に示す電圧V1
が出力される。V2 = β (−Vh ′ + Voff) (11) Next, at the second timing, the voltage −Vh ′ between the terminals A and A ′ is passed through a switch (not shown) of the switch circuit 2.
Has a polarity opposite to that of the voltage Vh between the terminals BB at the first timing.
A power supply voltage is applied between B '. The terminal A at this time
The voltage −Vh ′ between A ′ is changed by closing the switches 8.8 connected to the capacitor 10.
To charge the capacitor 10 (this voltage −
Vh ′ is input to the voltage amplifier 30 at the next first timing as described above. ). When the switches 8.8 connected to the capacitor 9 are closed,
The voltage Vh held in the capacitor 9 is input to the voltage amplifier 30 at the first timing. Therefore, the voltage amplifier 30 outputs the voltage V1 shown in the following equation (12) in the same manner as the first timing (Equation (8)) in the first embodiment.
Is output.
【0053】 V1=β(Vh+Voff) (12) また、この第2のタイミングでは、キャパシタ4に接続
されたスイッチ5が開き、出力端子6・7の間で、電圧
増幅器3の共通端子30aおよび出力端子30bとキャ
パシタ4とが直列に接続された状態となる。このとき、
キャパシタ4の充電電圧は、上記第1のタイミングでの
電圧増幅器3の出力電圧V2に保持されたまま変化しな
いので、出力端子6・7間の電圧(磁界センサの出力電
圧)Vは、電圧増幅器30の共通端子30aを基準とし
たときの出力端子30bの電圧V1と、キャパシタ4の
端子4bを基準としたときの端子4aの電圧−V2との
和、すなわち、下記式(13)に示すように電圧V1か
ら電圧V2を減じたものとなる。V1 = β (Vh + Voff) (12) At this second timing, the switch 5 connected to the capacitor 4 opens, and the common terminal 30a of the voltage amplifier 3 and the output The terminal 30b and the capacitor 4 are connected in series. At this time,
Since the charging voltage of the capacitor 4 remains unchanged at the output voltage V2 of the voltage amplifier 3 at the first timing, the voltage between the output terminals 6 and 7 (the output voltage of the magnetic field sensor) V 30, the sum of the voltage V1 of the output terminal 30b with reference to the common terminal 30a and the voltage -V2 of the terminal 4a with reference to the terminal 4b of the capacitor 4, that is, as shown in the following equation (13). And the voltage V2 is subtracted from the voltage V1.
【0054】 V=V1−V2=β(Vh+Vh’) (13) 上記のように、前記実施の形態1と同様に、磁界センサ
の出力に含まれるオフセット信号成分を抑制して高精度
な磁界の検出ができる。なお、本実施の形態2の磁界セ
ンサでは、1回だけの検出動作をさせるためには、第
2、第1、第2のタイミングの3ステップが必要となる
が、複数回の検出動作をさせる場合には、単に第1、第
2のタイミングを繰り返すだけでよく、それゆえ、1回
あたりの検出動作に要するステップ数を2ステップに近
いものにすることができる。V = V1−V2 = β (Vh + Vh ′) (13) As described above, similarly to the first embodiment, the offset signal component included in the output of the magnetic field sensor is suppressed to obtain a highly accurate magnetic field. Can be detected. In the magnetic field sensor according to the second embodiment, three steps of the second, first, and second timings are required to perform the detection operation only once, but the detection operation is performed a plurality of times. In such a case, the first and second timings need only be repeated, so that the number of steps required for one detection operation can be made close to two steps.
【0055】また、電圧増幅器3は差動入力で単出力の
高利得増幅器31を用いて構成されており、そのような
高利得増幅器31は、前記従来の技術や実施の形態1で
示したような2出力型増幅器に比べて、出力部を構成す
る素子数がかなり少ないため、大幅に小さな回路規模で
磁界センサを構成することができる。以下、上記のよう
な差動入力で単出力の高利得増幅器31を用いて電圧増
幅器3を構成し得る理由について説明する。The voltage amplifier 3 is constituted by using a single-output high-gain amplifier 31 with a differential input, and such a high-gain amplifier 31 is provided as described in the above-mentioned prior art and the first embodiment. Compared to a simple two-output amplifier, the number of elements constituting the output section is considerably smaller, so that the magnetic field sensor can be configured with a significantly smaller circuit scale. Hereinafter, the reason why the voltage amplifier 3 can be configured using the single-output high-gain amplifier 31 with the above-described differential input will be described.
【0056】例えばホール素子1の端子A・A’に電源
電圧を印加したときの端子B・B’の電位は、電源の基
準電位等に対して、ある電位差を有している。そのた
め、上記端子B・B’を増幅器の2つの入力端子に接続
する場合には、それらの入力端子は何れも電源に対して
ハイインピーダンス、すなわち電源の基準電位等に対し
て浮動電位である必要がある。また、高精度な検出を行
うためには、増幅器は一定の正確な増幅率を有している
必要がある。そして、上記のような条件を満たすために
は、従来の技術や実施の形態1で示したような2出力型
増幅器を用いる必要がある。For example, when a power supply voltage is applied to the terminals A and A 'of the Hall element 1, the potentials of the terminals BB and B' have a certain potential difference from the reference potential of the power supply. Therefore, when the terminals B and B 'are connected to the two input terminals of the amplifier, both of the input terminals need to have a high impedance with respect to the power supply, that is, a floating potential with respect to the reference potential of the power supply. There is. Further, in order to perform highly accurate detection, the amplifier needs to have a certain accurate amplification factor. In order to satisfy the above conditions, it is necessary to use a two-output amplifier as described in the related art or the first embodiment.
【0057】これに対して、本実施の形態の磁界センサ
では、例えば第1のタイミングでホール素子1の端子B
・B’間の電圧Vhをキャパシタ9に印加して電荷を蓄
積させ、その両端子間の電圧がVhになるように充電し
た後、第2のタイミングでキャパシタ9をホール素子1
から切り離して30に接続するようになっている。この
場合、キャパシタ9の両端子間の電圧は、電荷の流入出
がない限り、一方の端子がどのような電位に接続されよ
うとも変化しないので、キャパシタ9のいずれか一方の
端子を任意の電位に接続することができる。それゆえ、
増幅器として、一方の入力端子が電源の基準電位等に対
してある電位差(あるインピーダンス)を有する単入力
の増幅器を用いることが可能になる。そして、そのよう
な増幅器は、例えば、上記電圧増幅器3のように、差動
入力で単出力の回路規模が小さい高利得増幅器31を用
いて正相増幅回路を形成することなどによって(この場
合には電圧増幅器3自体も単出力となる)、容易に構成
することができる。したがって、実施の形態1の磁界セ
ンサよりもさらに小さな回路規模で高精度な磁界センサ
を構成することができる。また、上記のような入力端子
の電位に関して原理的に単純な例としては、例えば、ド
レイン接地のFETを用いて、ゲートと接地とを入力端
子とすることも考えることができる。ただし、増幅率を
正確に一定にするための考慮は必要である。On the other hand, in the magnetic field sensor of the present embodiment, for example, the terminal B of the Hall element 1 is set at the first timing.
After applying the voltage Vh between B 'to the capacitor 9 to accumulate electric charge and charge the capacitor 9 so that the voltage between both terminals becomes Vh, the capacitor 9 is connected to the Hall element 1 at the second timing.
And is connected to 30. In this case, the voltage between both terminals of the capacitor 9 does not change no matter what potential is connected to one terminal unless there is inflow and outflow of electric charge. Can be connected to therefore,
As the amplifier, it is possible to use a single-input amplifier in which one input terminal has a certain potential difference (a certain impedance) with respect to a reference potential of a power supply or the like. Such an amplifier is formed, for example, by forming a positive-phase amplifier circuit using a high-gain amplifier 31 having a small circuit scale of a single input and a differential input like the voltage amplifier 3 (in this case, The voltage amplifier 3 itself also has a single output), and can be easily configured. Therefore, a highly accurate magnetic field sensor with a smaller circuit scale than the magnetic field sensor of the first embodiment can be configured. Further, as a simple example in principle with respect to the potential of the input terminal as described above, for example, it is conceivable to use a drain-grounded FET and use the gate and the ground as input terminals. However, consideration must be given to accurately keep the amplification factor constant.
【0058】なお、上記共通端子30aの電位は、上記
のように任意の電位でよいので、例えば固定電圧の基準
電位でもよく、基準電位から所定の電位差を有する電位
でもよい。また、マイナス出力端子の電位が一定の基準
電位(グラウンドを含む)でない磁界センサにおいても
本発明により単出力型増幅器を使用可能である。Since the potential of the common terminal 30a may be an arbitrary potential as described above, the potential may be, for example, a reference potential of a fixed voltage or a potential having a predetermined potential difference from the reference potential. The present invention can also use a single output amplifier in a magnetic field sensor in which the potential of the minus output terminal is not a constant reference potential (including ground).
【0059】また、スイッチ5を出力端子30bと端子
4bとの間に設けて、そのスイッチ5の両端を出力端子
にしてもよい。 (実施の形態3)図4は本発明の実施の形態3に係る磁
界センサの全体構成を示す回路図である。この磁界セン
サは、前記実施の形態1の構成に、さらに比較器13と
ラッチ回路14とを設けて、磁界の強さに応じて0又は
1(例えばローレベルまたはハイレベル)の2値のディ
ジル信号を出力するように構成したものである。The switch 5 may be provided between the output terminal 30b and the terminal 4b, and both ends of the switch 5 may be output terminals. (Embodiment 3) FIG. 4 is a circuit diagram showing an overall configuration of a magnetic field sensor according to Embodiment 3 of the present invention. This magnetic field sensor further includes a comparator 13 and a latch circuit 14 in addition to the configuration of the first embodiment, and a binary digitil of 0 or 1 (for example, low level or high level) according to the strength of the magnetic field. It is configured to output a signal.
【0060】図4において、1〜7は、実施の形態1と
同じである。13は比較器、14はラッチ回路、15は
クロック生成回路、16は第1の位相クロック生成回
路、17は第2の位相クロック生成回路である。上記比
較器13は、出力端子6・7間に出力される電圧と所定
の基準の電圧とを比較して、2値のディジタル信号を出
力するようになっている。ラッチ回路14は、第2の位
相のパルスの立ち下がり時点での上記比較器13からの
出力を保持するものである。また、第1の位相クロック
生成回路16および第2の位相クロック生成回路17
は、それぞれ、実施の形態1(図2)で説明した第1、
第2の位相のパルスを有する第1、第2の位相信号
(a)(b)を出力するものである。In FIG. 4, 1 to 7 are the same as in the first embodiment. Reference numeral 13 denotes a comparator, 14 denotes a latch circuit, 15 denotes a clock generation circuit, 16 denotes a first phase clock generation circuit, and 17 denotes a second phase clock generation circuit. The comparator 13 compares a voltage output between the output terminals 6 and 7 with a predetermined reference voltage and outputs a binary digital signal. The latch circuit 14 holds the output from the comparator 13 at the time when the pulse of the second phase falls. Further, the first phase clock generation circuit 16 and the second phase clock generation circuit 17
Are the first and second described in Embodiment 1 (FIG. 2), respectively.
It outputs first and second phase signals (a) and (b) having pulses of the second phase.
【0061】以上のように構成された磁界センサについ
て、以下その動作を説明する。この説明においては、一
定の磁場がホール素子1を貫通し、ホール素子出力電圧
はオフセットを考慮しなければ一定である場合を想定す
る。なお、以下の動作において、磁界の強さに応じた電
圧が出力端子6・7から出力されるまでは、前記実施の
形態1で説明したのと同じである。すなわち、まず、第
1の位相クロック生成回路16にて第1の位相(タイミ
ング)を決定するクロックが生成され、このクロックに
応じて、ホール素子1の一方の対角線上の対の2端子間
に電源電圧が印加され、他方の対角線上の対の2端子間
に磁場の強さに比例したホール素子出力電圧が発生す
る。この出力電圧が電圧増幅器3の2入力端子に印加さ
れるようにスイッチ回路2が動作する。そこで、上記ホ
ール素子1の出力電圧に比例した電圧が電圧増幅器3か
ら出力され、第1の位相クロック生成回路16にて制御
されるスイッチ5を介してキャパシタ4に印加され、キ
ャパシタ4に電荷が蓄積される。第1の位相が終了する
と、スイッチ5は開き、第1の位相における電圧増幅器
3の出力電圧はキャパシタ4に保持される。The operation of the magnetic field sensor configured as described above will be described below. In this description, it is assumed that a constant magnetic field penetrates the Hall element 1 and the output voltage of the Hall element is constant without considering the offset. In the following operation, the operation until the voltage corresponding to the strength of the magnetic field is output from the output terminals 6 and 7 is the same as that described in the first embodiment. That is, first, a clock for determining the first phase (timing) is generated by the first phase clock generation circuit 16, and in response to this clock, between two terminals on one diagonal line of the Hall element 1 A power supply voltage is applied, and a Hall element output voltage proportional to the strength of the magnetic field is generated between the two terminals on the other diagonal line. The switch circuit 2 operates so that the output voltage is applied to two input terminals of the voltage amplifier 3. Therefore, a voltage proportional to the output voltage of the Hall element 1 is output from the voltage amplifier 3 and applied to the capacitor 4 via the switch 5 controlled by the first phase clock generation circuit 16, and the electric charge is stored in the capacitor 4. Stored. When the first phase ends, the switch 5 opens, and the output voltage of the voltage amplifier 3 in the first phase is held in the capacitor 4.
【0062】次に、第2の位相クロック生成回路17に
て第2の位相を決定するクロックが生成され、このクロ
ックに応じて、ホール素子1における、上記第1の位相
のときにホール素子出力電圧が発生した上記他方の対角
線上の対の2端子間に電源電圧が印加され、上記一方の
対角線上の対の2端子間の電圧が電圧増幅器3に入力さ
れる。ここで、スイッチ回路2は、上記ホール素子1か
ら電圧増幅器3に入力されるホール素子出力電圧の正負
の極性が第1の位相のときとは逆極性になるように切り
替わる。そこで、電圧増幅器3の出力電圧における、ホ
ール素子1からの出力電圧に応じた成分も第1の位相の
ときとは逆極性になる。また、このときには、スイッチ
5は開くため、キャパシタ4に記憶された電圧増幅器3
の第1の位相での出力電圧と、電圧増幅器3の第2の位
相での出力電圧との和(上記電圧の基準の取り方によっ
ては差)、すなわち入力オフセット電圧Voffが相殺
された電圧−2βVhが出力端子6・7間の電圧とな
る。Next, a clock for determining the second phase is generated by the second phase clock generation circuit 17, and in response to this clock, the Hall element 1 outputs the Hall element output at the time of the first phase. A power supply voltage is applied between the two terminals on the other diagonal line where the voltage is generated, and the voltage between the two terminals on the one diagonal line is input to the voltage amplifier 3. Here, the switch circuit 2 switches so that the positive and negative polarities of the Hall element output voltage input from the Hall element 1 to the voltage amplifier 3 are opposite to those of the first phase. Therefore, the component of the output voltage of the voltage amplifier 3 corresponding to the output voltage from the Hall element 1 also has a polarity opposite to that of the first phase. At this time, since the switch 5 is opened, the voltage amplifier 3 stored in the capacitor 4 is opened.
Of the output voltage in the first phase and the output voltage in the second phase of the voltage amplifier 3 (difference depending on how to take the reference of the voltage), that is, the voltage minus the input offset voltage Voff− 2βVh is the voltage between the output terminals 6 and 7.
【0063】そこで、上記出力端子6・7間の電圧が比
較器13の入力端子間に入力される。比較器13では、
上記入力された電圧が、あらかじめ設定されている所定
の基準電圧と比較され、その比較結果(入力された電圧
が基準電圧より低ければ0(例えばローレベル)のディ
ジタル信号、高ければ1(例えばハイレベル)のディジ
タル信号)が比較器13の出力端子から出力される。Therefore, the voltage between the output terminals 6 and 7 is input between the input terminals of the comparator 13. In the comparator 13,
The input voltage is compared with a predetermined reference voltage set in advance, and the comparison result (a digital signal of 0 (for example, low level) when the input voltage is lower than the reference voltage, and a digital signal of 1 (for example, high Level) is output from the output terminal of the comparator 13.
【0064】ラッチ回路14には、上記比較結果が入力
されるとともに、第2の位相クロック生成回路17から
の第2の位相信号(b)も入力され、第2の位相の終了
の(第2の位相のパルスが立ち下がる)タイミングで入
力電圧(比較結果)をラッチするように設定されてい
る。よって、ラッチ回路14の出力端子18からは、次
の第2の位相の終了時まで、上記ラッチされた一定の値
(0又は1のディジタル値)が出力される。The latch circuit 14 receives the result of the comparison and the second phase signal (b) from the second phase clock generation circuit 17 to input the second phase signal (b). The input voltage (comparison result) is set to be latched at the timing when the pulse of the phase falls). Therefore, the latched constant value (a digital value of 0 or 1) is output from the output terminal 18 of the latch circuit 14 until the end of the next second phase.
【0065】また、チャタリング防止のためには、上記
出力端子18からの出力値を比較器13にフィードバッ
クして上記基準電圧を変化させ、判定にヒステリシスを
持たせるようにすることが好ましい。In order to prevent chattering, it is preferable that the output value from the output terminal 18 is fed back to the comparator 13 to change the reference voltage so that the judgment has a hysteresis.
【0066】なお、上記の例では、実施の形態1の構成
に、さらに比較器13とラッチ回路14とを設けた例を
示したが、これに限らず、実施の形態2の構成に、比較
器13等を設けるようにしてもよい。 (磁界センサを構成するスイッチの詳細例)上記各実施
の形態の磁界センサにおいて、より正確な検出を行うた
めには、上記各スイッチ5・8として、フィードスルー
対策を講じたものを用いることが好ましい。すなわち、
例えば上記のような位相信号(a)(b)に応じた2値
の電圧がゲートに入力されて開閉制御されるMOS構造
のトランジスタを有する双方向のスイッチ素子を用いて
スイッチ5・8を構成する場合、そのスイッチ5・8を
開閉するために上記トランジスタのゲート端子の電圧を
変化させたときに、ゲート−ソース間またはゲート−ド
レイン間の寄生容量と、スイッチ5・8に接続されるキ
ャパシタ4・9・10との間で電荷の移動が生じると、
キャパシタの両端子間の電圧が変動するおそれがある。
そのような電圧の変動は、図5に示すようなスイッチ5
・8を用いることによって確実に防止することができ
る。すなわち、図5において、スイッチ素子50〜52
は、それぞれ、NチャネルおよびPチャネルのMOSト
ランジスタが並列に接続されて、各トランジスタのゲー
トに2値の電圧を印加して駆動するように構成されたも
のである。(ここで、スイッチ素子50における寄生容
量は、例えばスイッチ素子51・52における寄生容量
の合計と等しくなるように設定されている。)上記スイ
ッチ素子50は、入出力端子50a・50bが、それぞ
れスイッチ5・8の接続端子5a・5bに接続されて、
両者間を断接するようになっている。また、スイッチ素
子51は、その入出力端子51a・51bが共にスイッ
チ素子50の入出力端子50aに接続される一方、スイ
ッチ素子52は、その入出力端子52a・52bが共に
スイッチ素子50の入出力端子50bに接続されてい
る。上記スイッチ素子50と、スイッチ素子51・52
とは、それぞれ位相信号(a)(b)が1つまたは2つ
のインバータを介して出力される2値の互いに逆の論理
の電圧によって制御されるようになっている。より詳し
くは、例えばスイッチ素子50におけるNチャネルトラ
ンジスタのゲートにハイレベル、Pチャネルトランジス
タのゲートにローレベルの電圧が印加される際には、ス
イッチ素子51・52におけるNチャネルトランジスタ
のゲートにローレベル、Pチャネルトランジスタのゲー
トにハイレベルの電圧が印加される。そこで、スイッチ
素子50の寄生容量による電荷の移動方向と、スイッチ
素子51・52の寄生容量による電荷の移動方向とは互
いに逆方向となるので、電荷の移動が打ち消される。し
たがって、キャパシタ9等との間での電荷の移動による
電圧変動が確実に防止される。 (磁界センサを構成する抵抗の詳細例)上記各実施の形
態の磁界センサにおいて、より正確な検出を行うために
は、電圧増幅器3・30のゲイン(増幅率)を決定する
抵抗のうちの少なくとも1個の所定の抵抗が、ホール素
子1と同一製法すなわち同一の材料および製造過程で形
成されたものであることが好ましい。すなわち、例え
ば、実施の形態2(図3)の磁界センサを例に挙げる
と、ホール素子1と電圧増幅器30とを同じ半導体チッ
プ上に形成する場合、一般に、ホール素子1の抵抗値も
抵抗22・23の抵抗値も、構成材料のばらつきや製造
条件のばらつきなどに起因してばらつく。そして、ホー
ル素子1の抵抗値が小さい場合には、ホール素子1の出
力電圧は高くなる。一方、抵抗22・23のうち、高利
得増幅器31の出力端子と反転(マイナス)入力端子と
の間に挿入される抵抗22の抵抗値が小さい場合には、
電圧増幅器30のゲインは大きくなる。そこで、ホール
素子1と抵抗22とを同一の材料および製造過程で形成
すると、より詳しくは、例えばP型半導体基板にN型不
純物を拡散させて、ホール素子1と抵抗22とを形成
し、抵抗23は、特性のばらつきが少ないポリシリコン
抵抗によって形成すると、ホール素子1の抵抗値が小さ
い場合には、その出力電圧は高くなるが、そのときに
は、ホール素子1と同様にして形成された抵抗22の抵
抗値も小さくなるため、電圧増幅器30のゲインは小さ
くなる。逆に、ホール素子1の抵抗値が大きい場合に
は、その出力電圧は低くなるが、抵抗22の抵抗値も大
きくなるため、電圧増幅器30のゲインは大きくなる。
したがって、ホール素子1の抵抗値のばらつきの影響と
抵抗22のばらつきの影響とが互いに打ち消しあうの
で、出力端子6・7からは、ばらつきの小さい出力電圧
を得ることができる。In the above example, an example is shown in which the comparator 13 and the latch circuit 14 are further provided in the configuration of the first embodiment. However, the present invention is not limited to this. The container 13 and the like may be provided. (Detailed Example of Switches Constituting Magnetic Field Sensor) In the magnetic field sensors according to the above-described embodiments, in order to perform more accurate detection, the switches 5 and 8 that are provided with a feed-through countermeasure may be used. preferable. That is,
For example, the switches 5.8 are configured by using bidirectional switch elements having a MOS-structure transistor whose gate is supplied with a binary voltage corresponding to the phase signals (a) and (b) as described above and whose opening and closing are controlled. In this case, when the voltage at the gate terminal of the transistor is changed to open and close the switches 5.8, the parasitic capacitance between the gate and the source or between the gate and the drain, and the capacitance connected to the switches 5.8 When the transfer of electric charge occurs between 4.9.9,
The voltage between both terminals of the capacitor may fluctuate.
Such a voltage change is caused by the switch 5 shown in FIG.
-By using 8, it is possible to reliably prevent this. That is, in FIG.
Are configured such that N-channel and P-channel MOS transistors are connected in parallel, and are driven by applying a binary voltage to the gate of each transistor. (Here, the parasitic capacitance of the switch element 50 is set, for example, to be equal to the sum of the parasitic capacitances of the switch elements 51 and 52.) The input / output terminals 50a and 50b of the switch element 50 5.8 are connected to the connection terminals 5a and 5b,
The connection between them is established. The switch element 51 has its input / output terminals 51a and 51b both connected to the input / output terminal 50a of the switch element 50, while the switch element 52 has its input / output terminals 52a and 52b both connected to the input / output terminal of the switch element 50. Connected to terminal 50b. The switch element 50 and the switch elements 51 and 52
Means that each of the phase signals (a) and (b) is controlled by two mutually opposite logic voltages output via one or two inverters. More specifically, for example, when a high-level voltage is applied to the gate of the N-channel transistor and a low-level voltage is applied to the gates of the P-channel transistors in the switch element 50, a low-level voltage is applied to the gates of the N-channel transistors in the switch elements 51 and 52. , A high-level voltage is applied to the gate of the P-channel transistor. Therefore, the direction in which the charge moves due to the parasitic capacitance of the switch element 50 and the direction in which the charge moves due to the parasitic capacitance of the switch elements 51 and 52 are opposite to each other, so that the movement of the charge is canceled. Therefore, voltage fluctuation due to movement of electric charge between the capacitor 9 and the like is reliably prevented. (Detailed Examples of Resistances Constituting Magnetic Field Sensor) In the magnetic field sensors of the above embodiments, in order to perform more accurate detection, at least one of the resistances that determine the gain (amplification factor) of the voltage amplifiers 3 and 30 is required. It is preferable that one predetermined resistor is formed by the same manufacturing method as that of the Hall element 1, that is, the same material and the same manufacturing process. That is, for example, taking the magnetic field sensor of the second embodiment (FIG. 3) as an example, when the Hall element 1 and the voltage amplifier 30 are formed on the same semiconductor chip, generally, the resistance value of the Hall element 1 is The resistance value of 23 also varies due to variations in constituent materials and manufacturing conditions. When the resistance value of the Hall element 1 is small, the output voltage of the Hall element 1 increases. On the other hand, of the resistors 22 and 23, when the resistance value of the resistor 22 inserted between the output terminal of the high gain amplifier 31 and the inverted (minus) input terminal is small,
The gain of the voltage amplifier 30 increases. Therefore, if the Hall element 1 and the resistor 22 are formed by using the same material and the same manufacturing process, more specifically, for example, an N-type impurity is diffused into a P-type semiconductor substrate to form the Hall element 1 and the resistor 22, If the resistance value of the Hall element 1 is small when the resistance value of the Hall element 1 is small, the output voltage of the resistance element 23 is high. Is also reduced, the gain of the voltage amplifier 30 is reduced. Conversely, when the resistance value of the Hall element 1 is large, its output voltage is low, but the resistance value of the resistor 22 is also large, so that the gain of the voltage amplifier 30 is large.
Therefore, the effect of the variation in the resistance value of the Hall element 1 and the effect of the variation in the resistor 22 cancel each other, so that an output voltage with a small variation can be obtained from the output terminals 6 and 7.
【0067】[0067]
【発明の効果】本発明は、簡単な回路で、増幅器の入力
オフセット電圧を相殺することができる。これにより、
当該入力オフセット電圧の影響を受けず、バラツキの少
ない出力を得ることができ、しかも小型で安価な磁界セ
ンサを実現することが出来るという有利な効果が得られ
る。According to the present invention, the input offset voltage of the amplifier can be canceled with a simple circuit. This allows
There is an advantageous effect that an output with little variation can be obtained without being affected by the input offset voltage, and a small-sized and inexpensive magnetic field sensor can be realized.
【0068】また、本発明により、少ないステップ数、
すなわち短い時間で磁界の検出を行うことができるの
で、低消費電力の磁界センサを実現することも出来ると
いう有利な効果が得られる。According to the present invention, the number of steps is small,
That is, since the magnetic field can be detected in a short time, an advantageous effect that a low power consumption magnetic field sensor can be realized can be obtained.
【0069】また、本発明は、簡単な回路で、ホール素
子の差電圧の出力信号を、基準電位等に対する電圧に変
換し、当該基準電位等に対する電圧を、単出力型増幅器
に入力することができる。これにより、ホール素子の差
電圧の出力信号を、出力部の回路が簡単でチップ面積が
小さい単出力型増幅器により増幅する磁界センサを実現
することができる。それゆえ、より小型で安価な磁界セ
ンサを実現することが出来るという有利な効果が得られ
る。Further, according to the present invention, it is possible to convert an output signal of the differential voltage of the Hall element into a voltage with respect to a reference potential or the like, and to input the voltage with respect to the reference potential or the like to a single output amplifier with a simple circuit. it can. Accordingly, it is possible to realize a magnetic field sensor that amplifies the output signal of the differential voltage of the Hall element by a single-output amplifier having a simple circuit of an output unit and a small chip area. Therefore, an advantageous effect that a smaller and less expensive magnetic field sensor can be realized is obtained.
【0070】さらに、本発明により、ホール素子の抵抗
値のバラツキに係らず、出力電圧のバラツキを小く抑え
得る磁界センサを実現できるという有利な効果が得られ
る。Further, according to the present invention, there is obtained an advantageous effect that it is possible to realize a magnetic field sensor capable of minimizing the variation in the output voltage regardless of the variation in the resistance value of the Hall element.
【0071】また、本発明により、小型でIC化に適し
た記憶素子を用いた磁界センサを実現できる。これによ
り、小型で安価な磁界センサを実現することが出来ると
いう有利な効果が得られる。Further, according to the present invention, it is possible to realize a magnetic field sensor using a storage element which is small and is suitable for IC. Thus, an advantageous effect that a small and inexpensive magnetic field sensor can be realized can be obtained.
【0072】また、本発明により、キャパシタの容量の
バラツキに起因する出力電圧のバラツキが少ない磁界セ
ンサを実現することが出来るという有利な効果が得られ
る。Further, according to the present invention, there is obtained an advantageous effect that it is possible to realize a magnetic field sensor in which variation in output voltage due to variation in capacitance of a capacitor is small.
【図1】本発明の実施の形態1の磁界センサの構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of a magnetic field sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態1〜3のタイミングチャー
トである。FIG. 2 is a timing chart according to the first to third embodiments of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態2の磁界センサの構成図で
ある。FIG. 3 is a configuration diagram of a magnetic field sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態3の磁界センサの構成図で
ある。FIG. 4 is a configuration diagram of a magnetic field sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の磁界センサのスイッチの構成図であ
る。FIG. 5 is a configuration diagram of a switch of the magnetic field sensor of the present invention.
【図6】従来の技術1の磁界センサの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a magnetic field sensor according to Conventional Technique 1.
【図7】従来の技術2の磁界センサの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a magnetic field sensor according to the related art 2.
【図8】従来の技術2のタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart of Conventional Technique 2.
【図9】従来の技術3の磁界センサの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a magnetic field sensor according to Conventional Technique 3.
【図10】従来の技術3のタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart of the conventional technique 3;
1 ホール素子 2 スイッチ回路 3 電圧増幅器 3a 反転出力端子 3b 非反転出力端子 4 キャパシタ 4a 端子 4b 端子 5 スイッチ 5a・5b 接続端子 6・7 出力端子 8 スイッチ 9 キャパシタ 10 キャパシタ 13 比較器 14 ラッチ回路 16 第1の位相クロック生成回路 17 第2の位相クロック生成回路 18 出力端子 20 スイッチ回路 22 抵抗 23 抵抗 30 電圧増幅器 30a 共通端子 30b 出力端子 31 高利得増幅器 50〜52 スイッチ素子 50a・50b 入出力端子 51a・51b 入出力端子 52a・52b 入出力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hall element 2 Switch circuit 3 Voltage amplifier 3a Inverted output terminal 3b Non-inverted output terminal 4 Capacitor 4a terminal 4b terminal 5 Switch 5a / 5b Connection terminal 6.7 Output terminal 8 Switch 9 Capacitor 10 Capacitor 13 Comparator 14 Latch circuit 16th 1 phase clock generation circuit 17 second phase clock generation circuit 18 output terminal 20 switch circuit 22 resistor 23 resistance 30 voltage amplifier 30a common terminal 30b output terminal 31 high gain amplifier 50-52 switch element 50a / 50b input / output terminal 51a / 51b input / output terminal 52a / 52b input / output terminal
Claims (12)
ール素子と、 前記ホール素子から出力された電圧を、第1のタイミン
グと第2のタイミングとで逆極性になるように切り替え
て出力するスイッチ回路と、 前記スイッチ回路から入力された電圧を増幅して出力す
る増幅器と、 一端が前記増幅器の一方の出力端子に接続され、前記増
幅器から出力された電圧を保持する記憶素子と、 前記増幅器の他方の出力端子と、前記記憶素子の他端と
の間に接続されたスイッチとを備え、 前記第1のタイミングで、前記スイッチが閉じて、前記
増幅器から出力された電圧を前記記憶素子に保持させる
一方、前記第2のタイミングで、前記スイッチが開い
て、前記増幅器の前記他方の出力端子と、前記記憶素子
の前記他端との間の電圧が出力されるように構成された
ことを特徴とする磁界センサ。A hall element for outputting a voltage corresponding to an applied magnetic field; and a voltage output from the hall element being switched so as to have opposite polarities at a first timing and a second timing. A switch circuit that amplifies and outputs a voltage input from the switch circuit; a storage element having one end connected to one output terminal of the amplifier and holding a voltage output from the amplifier; A switch connected between the other output terminal of the amplifier and the other end of the storage element, wherein the switch is closed at the first timing, and the voltage output from the amplifier is stored in the storage element. On the other hand, at the second timing, the switch is opened to output a voltage between the other output terminal of the amplifier and the other end of the storage element. Magnetic field sensor, characterized in that configured.
え、 前記第1のタイミングで、前記ホール素子から出力され
た電圧を前記第1の入力用記憶素子に保持させるととも
に、前記第2の入力用記憶素子に保持された電圧を前記
増幅器に出力する一方、 前記第2のタイミングで、前記ホール素子から出力され
た電圧を前記第2の入力用記憶素子に保持させるととも
に、前記第1の入力用記憶素子に保持された電圧を前記
増幅器に出力するように構成されたことを特徴とする磁
界センサ。2. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein the switch circuit includes a first input storage element and a second input storage element, and the switch circuit outputs the first input storage element and the second input storage element at the first timing. While the output voltage is held in the first input storage element, the voltage held in the second input storage element is output to the amplifier, and at the second timing, the voltage is output from the Hall element. A magnetic field sensor, wherein the output voltage is held in the second input storage element, and the voltage held in the first input storage element is output to the amplifier.
って、 前記記憶素子、前記第1の入力用記憶素子、および前記
第2の入力用記憶素子のうちの少なくとも何れか1個の
記憶素子が、キャパシタであることを特徴とする磁界セ
ンサ。3. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein at least one of the storage element, the first input storage element, and the second input storage element is provided. A magnetic field sensor, wherein the storage element is a capacitor.
サであって、 前記スイッチ、および前記スイッチ回路を構成するスイ
ッチのうちの少なくとも何れかが、 それぞれ第1の導電特性のトランジスタと第2の導電特
性のトランジスタとが並列に接続されて構成された第
1、第2、および第3のスイッチ素子を備え、 前記第1のスイッチ素子が、前記スイッチの一端と他端
との間に設けられ、 前記第2のスイッチ素子の両端が、共に、前記第1のス
イッチ素子の一端に接続され、 前記第3のスイッチ素子の両端が、共に、前記第1のス
イッチ素子の他端に接続されるとともに、 前記第1のスイッチ素子の前記第1の導電特性のトラン
ジスタ、前記第2、および第3のスイッチ素子の前記第
2の導電特性のトランジスタと、 前記第1のスイッチ素子の前記第2の導電特性のトラン
ジスタ、前記第2、および第3のスイッチ素子の前記第
1の導電特性のトランジスタとが、互いに異なる論理値
の2値信号で駆動されるように構成されたことを特徴と
する磁界センサ。4. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein at least one of the switch and a switch constituting the switch circuit are each a transistor having a first conductive characteristic. A first, a second, and a third switch element configured to be connected in parallel with a transistor having a second conductive characteristic, wherein the first switch element is connected between one end and the other end of the switch. Both ends of the second switch element are both connected to one end of the first switch element, and both ends of the third switch element are both connected to the other end of the first switch element. Being connected, the transistor having the first conductive property of the first switch element, the transistor having the second conductive property of the second and third switch elements, and the first switch And the second conductive transistor of the second switching element and the transistor of the first conductive characteristic of the second and third switch elements are driven by binary signals having different logic values from each other. A magnetic field sensor characterized in that:
サであって、 前記増幅器のゲインを決定する抵抗のうちの少なくとも
何れか1個が、前記ホール素子と同一製法の素子である
ことを特徴とする磁界センサ。5. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein at least one of the resistors for determining the gain of the amplifier is an element manufactured in the same manner as the Hall element. A magnetic field sensor comprising:
ール素子と、 前記ホール素子から入力された出力電圧を増幅して増幅
器出力端子対に出力する増幅器と、 前記増幅器出力端子対に両端が接続されたコンデンサ
と、 前記増幅器出力端子対の一方と前記コンデンサの一端子
間に挿入接続され、所定の第1の信号で閉じ第2の信号
で開くスイッチ部と、 前記スイッチ部両端の電圧を個々に出力する出力端子対
とを備え、 前記増幅器に入力される前記ホール素子の出力電圧の極
性が、前記第1の信号期間と前記第2の信号期間とで互
いに逆極性となるように構成されたことを特徴とする磁
界センサ。6. A Hall element for outputting a voltage corresponding to an applied magnetic field, an amplifier for amplifying an output voltage input from the Hall element and outputting the amplified output voltage to an amplifier output terminal pair, and both ends of the amplifier output terminal pair. A switch connected between one of the amplifier output terminal pair and one terminal of the capacitor, and closed by a predetermined first signal and opened by a second signal; and a voltage across the switch. And an output terminal pair for individually outputting the output signals of the Hall elements, and the polarities of the output voltages of the Hall elements input to the amplifier are opposite to each other in the first signal period and the second signal period. A magnetic field sensor comprising:
2の端子対に出力するホール素子と、 第1及び第2のコンデンサと、 前記第1の端子対と前記第1のコンデンサ両端とを各々
接続する第1の接続部と、 前記第2の端子対と前記第2のコンデンサ両端とを各々
接続する第2の接続部と、 前記第1の接続部に挿入接続されこの第1の接続部を所
定の第1の信号で閉じ第2の信号で開く第1のスイッチ
部と、 前記第2の接続部に挿入接続されこの第2の接続部を前
記第1の信号で開き第2の信号で閉じる第2のスイッチ
部と、 入力端子に与えられた信号を増幅して出力端子に出力す
る増幅器と、 第1の出力端子と、 前記第1のコンデンサの一端と前記増幅器の入力端子
と、及び前記第1のコンデンサの他端と前記第1の出力
端子とを各々接続する第3の接続部と、 前記第2のコンデンサの一端と前記増幅器の入力端子
と、及び前記第2のコンデンサの他端と前記第1の出力
端子とを各々接続する第4の接続部と、 前記第3の接続部に挿入接続されこの第3の接続部を前
記第1の信号で開き第2の信号で閉じる第3のスイッチ
部と、 前記第4の接続部に挿入接続されこの第4の接続部を前
記第1の信号で閉じ第2の信号で開く第4のスイッチ部
と、 第2の出力端子と、 前記増幅器の出力端子に一端が接続され前記第2の出力
端子に他端が接続された第3のコンデンサと、 前記第1及び第2の出力端子に両端が個々に接続され前
記第1の信号で閉じ第2の信号で開く第5のスイッチ部
とを備え、 前記第1、第2の出力端子間に信号を取り出すことを特
徴とする磁界センサ。7. A Hall element for outputting a voltage corresponding to an applied magnetic field to first and second terminal pairs, first and second capacitors, the first terminal pair and the first capacitor. A first connecting portion for connecting both ends, a second connecting portion for connecting the second terminal pair and both ends of the second capacitor, and a second connecting portion which is inserted and connected to the first connecting portion. A first switch unit that closes one connection unit with a predetermined first signal and opens with a second signal; and a second switch unit that is inserted and connected to the second connection unit and opens the second connection unit with the first signal. A second switch unit that closes with a second signal, an amplifier that amplifies a signal supplied to an input terminal and outputs the amplified signal to an output terminal, a first output terminal, one end of the first capacitor, and an output terminal of the amplifier. An input terminal, and the other end of the first capacitor and the first output terminal. A third connection portion for connecting; a fourth connection portion for connecting one end of the second capacitor and an input terminal of the amplifier; and a second connection portion for connecting the other end of the second capacitor and the first output terminal, respectively. A third switch portion inserted and connected to the third connection portion and opening the third connection portion with the first signal and closing the second connection portion with the second signal; and a third switch portion inserted and connected to the fourth connection portion. A fourth switch section that closes a fourth connection section with the first signal and opens with a second signal, a second output terminal, and one end connected to the output terminal of the amplifier and the second output terminal. A third capacitor having the other end connected thereto, and a fifth switch unit having both ends individually connected to the first and second output terminals and closed with the first signal and opened with a second signal, A magnetic field sensor for extracting a signal between the first and second output terminals.
の比較結果を2値信号として出力する比較器と、 前記2値信号が入力され、前記第2の信号の所定の位相
に同期して、前記2値信号を保持し、出力するラッチ回
路と、 を備えたことを特徴とする磁界センサ。8. The magnetic field sensor according to claim 6, further comprising: a comparator for comparing a voltage between the pair of output terminals with a predetermined voltage, and outputting a comparison result as a binary signal; A latch circuit that receives a value signal, and holds and outputs the binary signal in synchronization with a predetermined phase of the second signal.
を所定の電圧と比較し手、その比較結果を2値信号とし
て出力する比較器と、 前記2値信号が入力され、前記第2の信号の所定の位相
に同期して、前記2値信号を保持し、出力するラッチ回
路と、 を備えたことを特徴とする磁界センサ。9. The magnetic field sensor according to claim 7, further comprising: comparing a voltage between the first output terminal and the second output terminal with a predetermined voltage; A comparator that outputs the signal as a signal; and a latch circuit that receives the binary signal, holds and outputs the binary signal in synchronization with a predetermined phase of the second signal. Magnetic field sensor.
あって、 前記比較器の前記所定の電圧が、前記ラッチ回路の出力
信号に応じて異なるように構成されたことを特徴とする
磁界センサ。10. The magnetic field sensor according to claim 8, wherein the predetermined voltage of the comparator is configured to be different according to an output signal of the latch circuit. Sensor.
ホール素子と、 前記ホール素子から出力された電圧を、第1のタイミン
グと第2のタイミングとで逆極性になるように切り替え
て出力する第1のスイッチ回路と、 前記第1のスイッチ回路から入力された電圧を増幅して
出力する増幅器と、 前記増幅器から出力された電圧を保持する記憶素子と、 前記第1のタイミングで、前記増幅器から出力された電
圧が前記記憶素子に保持されるように、前記増幅器の出
力端子間と前記記憶素子とを並列に接続する一方、前記
第2のタイミングで、前記増幅器から出力される電圧
と、前記記憶素子に保持された電圧とが、前記増幅器に
入力された電圧の増幅成分が同極性で加算されるよう
に、前記増幅器の出力端子間と前記記憶素子とを直列に
接続する第2のスイッチ回路とを備えたことを特徴とす
る磁界センサ。11. A Hall element for outputting a voltage corresponding to an applied magnetic field, and switching a voltage output from the Hall element so that the polarity is reversed between a first timing and a second timing. A first switch circuit, an amplifier for amplifying and outputting a voltage input from the first switch circuit, a storage element for holding a voltage output from the amplifier, While the output terminal of the amplifier and the storage element are connected in parallel so that the voltage output from the amplifier is held in the storage element, the voltage output from the amplifier at the second timing is The voltage held in the storage element is connected in series between the output terminals of the amplifier and the storage element such that the amplified components of the voltage input to the amplifier are added with the same polarity. A magnetic field sensor comprising:
前記ホール素子から切り離された状態で出力する入力用
記憶素子を備えたことを特徴とする磁界センサ。12. The magnetic field sensor according to claim 11, wherein the first switch circuit temporarily holds a voltage output from the Hall element,
A magnetic field sensor comprising: an input storage element that outputs data in a state separated from the Hall element.
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